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1山西高义钢铁有限公司高炉自动化技术协议二零年月日2技术协议买方：山西高义钢铁有限公司卖方：双方就山西高义钢铁有限公司高炉自动化系统工程，本着务实诚恳的态度，经过友好协商达成如下技术协议，此协议与商务合同文本具有同等的法律效力，双方应共同遵守。根据《山西高义钢铁有限公司高炉自动化系统》的要求，卖方在合同签订后十个工作日之内应当出具完整的系统图纸交由买方确审，待买方确审完毕后依据最终的图纸进行设备的制作加工。具体的供货范围详见供货清单。供货期：合同生效后的60日之内交货。一、高炉系统的控制要求本设计两座高炉的自动化控制系统，可实现高炉槽上供料控制、高炉本体控制、槽下配料及上料炉顶控制、热风炉系统、布袋除尘、水循环、各种介质生产参数的检测与控制。控制系统通过通讯网络实现生产过程中生产数据的共享，构成完整的自动化网络控制体系。整个控制系统，面向生产过程，完成生产参数的在线检测、数据处理运算、显示、存储、管理、控制输出、报表打印等功能。操作人员可通过人机对话修改、设定过程参量并监控设备运行状态。本设计采用西门子S7-400/300系列的控制系统和WinCC监控系统。控制系统均采用不间断电源UPS供电。工作站采用监控软件WinCC，其与PLC通信采用TCP/IP以太网方式。控制系统测控工艺范围根据工程要求，其高炉炉自动化系统的涉及范围是：1、高炉槽上供料控制供料系统为2座1080m3高炉输送原料，可简单分为焦炭、杂矿供料系统和球团矿、烧结矿供料系统共两个子系统。供料系统主要设备包括振动给料机、胶带机、电液闸门、三通分料器、卸料小车等。1.1、设备运转控制3高炉矿槽卸料系统可分为机旁手动控制（简称机旁）、控制室手动远程控制（简称远程手动）和控制室自动控制（简称远程自动）三种控制方式。胶带机运转操作：胶带机运转操作分为启动和停止操作。控制控制方式为机旁和远程手动两种方式。[机旁]-选择开关打到机旁手动-按下启动按钮-胶带机无重跑偏限位信号-事故开关没有拉起-胶带机不过热[远程手动]-选择开关打到远控自动-料仓中有需要卸料料仓-胶带机无重跑偏限位信号-点击监控画面胶带机启动按钮-胶带机不过热-事故开关没有拉起[远程自动]-选择开关打到远控-根据程序自动运行1.2、供料除尘系统控制供料除尘设置97个除尘点，分为4套除尘系统，其中包括二期预留2个点以及矿槽槽上的6个点。阀门连锁关系参照矿槽除尘系统控制。2、高炉本体控制高炉炉体一般由高炉炉体冷却设备及其冷却系统、炉体耐火砖衬、炉壳以及支撑结构及其炉体附属设备组成。高炉本体自动控制主要担负炉身、炉底、炉顶、气密箱、冷却水、蒸汽和热风、氧气等各测点的数据监控。以及炉顶压力调节阀组、混风调节阀等的手自动控制。高炉本体通过工业以太网与热风炉、槽下上料及炉顶、煤气净化等控制系统通讯。2.1控制功能该系统主要的控制功能包括炉顶压力控制、高炉透气性分析及炉身压力测4量、炉顶洒水控制、本体工艺参数监视和报警功能的实现，根据用户要求做各种历史曲线记录、报表、打印记录等。2.1.1实现温度、流量、冷却水压力等检测数据的报警功能当工艺参数超过某一设定值时，控制器进行判断，同时提供直观的报警，如在监控画面闪烁或变色。2.1.2实现炉顶压力的手动/自动调节功能炉顶压力分高压状态和低压状态两种操作方式。炉顶低压状态操作（非正常生产方式）：当操作员在计算机画面上选择炉顶低压状态操作按扭时，自动控制方式将被切断，调压阀保持当前位置且转换到手动控制（M），计算机则根据程序自动选择低量程的变送器的数值作为炉顶压力测量值进行显示，操作员可通过计算机画面上的手操器，手动控制阀门的开度。炉顶高压状态操作（正常生产方式）：当操作员在计算机画面上选择炉顶高压状态操作按扭时，计算机则根据程序自动选择高量程的变送器的数值作为炉顶压力的测量值，调压阀组可选择为自动也可选择为手动。在自动方式下，操作员要在计算机画面上输入炉顶压力的给定值，计算机则根据测量值、给定值进行PID计算，自动控制阀门的开度，保持炉顶压力稳定在一定的数值范围内。2.1.3实现混风温度的手动/自动调节功能手动方式：当选择手动操作方式时，操作员可通过计算机画面上的手操器，参照画面显示的混风温度值，根据生产需要手动控制阀门的开度，调节混风温度。自动方式：当选择自动操作方式时，操作员要在计算机画面上输入混风温度的给定值，计算机则根据混风温度的测量值与给定值的偏差进行PID计算，自动控制阀门的开度，保持混风温度稳定在给定值的范围之内。2.2监控画面功能监控画面包括整个高炉本体工艺流程的形象描绘，画面和谐统一，操作简单安全可靠。监控画面包括所有模拟量输入数字量输入信号的显示和所有模拟量输出数字量输出的操作。对于数据显示都有根据工艺要求的上下限报警显示，对于调节系统都有根据实际请况的手自动切换。对一些重要数据还有报表打印功能。对于冷风流量、冷风压力、热风温度、炉顶压力等参数都有实时趋势和历史趋势显示。3、槽下配料及上料炉顶控制5槽下共设称量斗16个，其中：烧结矿仓、杂矿仓、溶剂仓、块矿仓共12个，焦碳仓2个，中间仓2个。3.1主卷上料功能根据和槽下、炉顶程序无缝链接实现对料车的上行下行的自动控制，并能够进行完全手动操作，能够对松绳、过卷等故障做出紧急反应，保障料车的安全运行。3.1.1机旁/计算机操作根据调试和安全的需要，设置主卷扬操作室机旁操作箱，用之进行机旁调试和系统恢复。在上料HMI操作站上设置主卷扬系统的操作，主要是系统的紧急停车制动等操作和一般故障操作恢复。计算机操作也包括手动/自动操作，手动操作料车上行下行和根据程序逻辑的自动化化运行。机旁/计算机操作均可以双向点动运行。3.1.2料车的行走曲线我们根据现场的实际情况和要求，给出1个加速点和2个减速点，采用S形加速斜坡和减速斜坡，停车采取紧急抱闸制动。变频器配备大功率制动单元和制动电阻。速度点的设定和匀速段速度的设定根据现场实际要求设定。一般过程是料车在底，接到行走命令开始按预定斜坡一次加速，在到达斜桥的某位置后，开始进行二次加速，二次加速完毕开始匀速段运行，料车到达一次减速点后开始按预定减速斜坡进行一次减速，在到达二次减速点后进行二次减速，到达停车点后，立即制动停车。3.1.3系统故障保护对于变频器的保护，配备了进线电抗和出线电抗，防止变频器遭到电流冲击。对于电机有线路过流保护和变频器过流跳闸设置。对于超极限、松绳等保护主要通过硬线回路来实现，通过和断路器连锁执行。对于系统的恢复一般通过机旁电动操作来实现，与主电源连锁也通过机旁操作来解除。主卷扬机设有下列安全保护：主回路过电流保护；力矩检查保护；失电压保护；料车超极限保护；料车松绳保护；6料车超速保护和料车低速检查保护；保持转距控制，使卷扬打开抱闸时已建立一定的转距，防止开抱闸时瞬时溜车，已使开抱闸后料车能平稳加速启动。抱闸断电保护；倒车保护。3.1.4主卷扬机的自动操作以及与其它设备的联锁关系（1）主卷扬机自动操作时其启动信号料车装烧结矿，或烧结矿与其它杂矿混装时由相应的料坑矿石漏斗闸门关闭后发出。料车装焦炭时，由相应的焦炭称量漏斗闸门关闭后发出。（2）当上行料车到达检查点时，检查受料漏斗是否有料空信号，以及料罐的上密封阀是否已关闭，上料阀是否已关闭。如果受料斗有料（没有料空信号）或上密封阀和上料阀未关闭，则主卷扬机应自动停在检查点附近，直到受料斗料空信号发出，上密封阀和上料阀打开过且已关闭，重新慢速启动主卷扬机。（3）料车进行程序空走行或非程序空走行时，料车到达炉顶极限位置主卷扬机停车后延时约5秒（参考值）即主卷扬机自动启动，料车下行。（4）主卷扬机有下列的连锁装料程序尚未工作，不允许启动主卷扬机（手动操作除外）。相应焦炭称量漏斗或料坑矿石漏斗闸门打开后未关闭好，不允许启动主卷扬机。在工作程序图上，当上行料车通过检查点时，相应的上密封阀、上料阀应当打开而未打开，或打开后尚未完全关闭，即相应受料漏斗料未空，料车应自动停在检查点附近。（5）主卷扬机与其它系统的关系主卷扬机停车后，空料车位于料坑下部的装料位置时，启动装料程序控制系统；料车位于料坑下部装料位置，主卷扬机停车后，才允许相应焦炭称量漏斗或料坑矿石漏斗的闸门打开。主卷扬机启动加速后，才允许按程序启动相应的焦炭筛或矿石称量漏斗闸门等。进行料罐料空检查的同时或稍后进行低速检查。3.1.5双电机拖动方案7由于高炉料车负荷比较大，卷扬机采用双电机拖动方案。SINAMICS是西门子公司新一代的驱动产品，它将逐步取代现有的MASTERDRIVES及SIMODRIVE系列的驱动系统。SINAMICS系列中的SINAMICSS120是集V/F控制、矢量控制、伺服控制为一体的多轴驱动系统，具有模块化的设计，各模块间（包括控制单元模块、整流/回馈模块、电机模块、传感器模块和电机编码器等）通过高速驱动通讯接口DRIVE-CLiQ相互连接。由SINAMICSS120组成的控制系统有如下特点：控制单元控制整个传动组，整流单元为逆变单元提供直流电源，逆变单元用于协调拖动电机，传动组件间通过DRIVE-CLiQ链接。SINAMICSS120支持标准的Profibus-DP总线，可保证与自动化系统之间的无缝隙通讯。考虑到卷扬传动系统的可靠性，变频器两用两备。3.2、槽下设备运转控制3.2.1烧结、焦炭、球团、焦丁称量斗的称量控制当排料程序发出后，矿石称量斗闸门开，料排出。当称量值为控制值（初始时为设定值的95%）的5%时，发出料空信号并关闭闸门，当闸门关好并称空好后，振动筛开始启动。称量值到控制值（经补正）时，停振动筛，进行满称量。若达110%控制值（经补正）时发出报警信号。振动筛启动T秒后，还未发出斗“满”信号，就发出上卡料报警信号。闸门打开Ts后，还未发出“空”信号，就发出下卡料报警信号。3.2.2槽下称量斗的放料顺序：按料单内所选的仓号，根据“正排”、“反排”的选择，按顺序进行放料，当前一个称量斗闸门开启，发出空信号后，发出下一个斗排料指令。3.3矿槽除尘系统控制（1）工艺控制流程：在槽下给料机振动筛、称量斗闸门处都有除尘阀门，除尘阀门为电动。在启动振动筛、给料机之前应该先打开除尘阀门，等给料机、振动筛停止经过延时之后再关闭相应的除尘阀门；同样在称量斗开闸门放料之前先打开此处的除尘阀门，在放料完成延时之后再关上相应的除尘阀门。（2）除尘电机除尘电机到PLC的开关量输入信号只有断路器DL合闸输入信号，所以如使除尘电机自动启动时，应确认选择开关打在自动位，然后从画面点击“启动”按钮启动电机。同样从画面点击“停止”按钮可停止电机。3.4称重补偿和水分补正8为了严格保证入炉炉料的配比，各种物料必须严格的计量，但是在实际生产过程中，每一批料，每一段料都是在设定值附近波动的，不可能十分严格的满足配比关系。称重补偿，就是计算机根据称量斗的皮重、下闸门积料、振筛余振量等因素引起的波动值予以补偿，使总误差减小到最少，最终保证在一个时间段上上料的平均值接近设定值。水分补正则是对焦炭的含水量自动进行补正。3.5装料、放料处理装料处理：程序进行装料处理后，不断监测装料情况，发生卡料时，自动报警。同时监测输入重量值，一旦达到控制值，即发出停筛和料满信号。当停止装料达稳定状态后，采样输入值，进行满值、提前量计算。放料处理：监测放料情况，发生卡料则报警，料放出时，发出料空信号，延时关闸门，稳定后取称量斗皮重，并计算实际入炉量、误差，以及补偿计算。称量补偿计算公式：(1)矿石称量补偿本次称量值=本次实际称量值*30%+上次称量值*70%本次余振量=本次满值-本次控制值下次余振量=70%*上次提前量+30%*本次提前量本次入炉量=本次满值-本次空值本次误差值=本次设定值-本次入炉量累计误差=累计误差+本次误差下次设定值=设定值+本次误差下次控制值=下次设定值-下次余振量(2)焦炭称量补偿及水分补偿公式：料单设定湿焦值=料单设定干焦值×1000/（1000-水分设定）初始控制值=初始料单设定湿焦值×95%本次余振量=本次满值-本次控制值下次余振量=70%*上次余振