1 引言
國內(nèi)自行設(shè)計的6m焦爐移動機械已實現(xiàn)機械化作業(yè)，但由于其電控系統(tǒng)采用繼電器-接觸器控制，使用的繼電器數(shù)量多，線路復雜，投產(chǎn)后故障頻繁，很難保證機械設(shè)備功能的全面實現(xiàn)。我們在廣泛吸取國內(nèi)外經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，在武鋼7#、8#焦爐推焦車、攔焦車上采用了PLC控制，進行了硬件和軟件自行開發(fā)和設(shè)計，實現(xiàn)了分單元的自動化操作。
推焦車生產(chǎn)過程按照工藝流程劃分為12個作業(yè)單元，攔焦車為10個作業(yè)單元，均采用“5-2串序推焦”和“一次對位”工藝。推焦桿或?qū)Ы箹艑薁t位后，既可控制爐門又可清掃爐框。這種工藝與原有“9-2串序”工藝相比，由于減少了車輛移動次數(shù)，每出-孔焦可縮短3～4min，雖然增加了控制系統(tǒng)的難度，卻提高了作業(yè)效率。為滿足多種作業(yè)同時進行的復雜操作，控制系統(tǒng)設(shè)計采用了“單元自動操作”和“手動操作”兩種方式。
2 焦爐PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成
推焦車、攔焦車電控系統(tǒng)均選用美國MODICON公司的984-680PLC控制器，采用800系列模塊、智能I/O模塊、S908遠程I/O驅(qū)動器、J890遠程I/O接口處理器和打印機等設(shè)備。
推焦車控制部分由1個本地站構(gòu)成，配置有4個I/O機架和31個I/O模塊,如圖1所示。攔焦車控制部分由1個本地站和1個遠程站構(gòu)成，各配置有2個I/O機架和17、11個I/O模塊。供電系統(tǒng)設(shè)計采用了隔離變壓器和UPS電源。

3 推焦車、攔焦車控制系統(tǒng)功能
3.1 基本控制功能
焦爐移動機械的檢測元件，由于受高溫、粉塵的條件限制，基本上采用限位開關(guān)、行程開關(guān)，而液壓系統(tǒng)用的電磁閥也不具有位置信號反饋功能，無法直接判斷輸出信號的執(zhí)行情況，因此在軟件編程時采用了重做、跳步、時間檢驗等設(shè)計技巧。按照行程或時間原則，以間接的方式實現(xiàn)這一目的。其程序由設(shè)備狀態(tài)檢測、聯(lián)鎖檢查、控制方式選擇、單元自動控制、單步手動控制、信號顯示、故障部位和過程數(shù)據(jù)檢測、數(shù)據(jù)打印8個程序塊組成，層次清晰，結(jié)構(gòu)簡單，便于調(diào)試和維護。這里以推焦車控制為例進行說明,攔焦車控制功能基本相同,不再重復。圖2示出推焦車自動控制系統(tǒng)流程。

(1) 單元自動控制
按照作業(yè)性質(zhì)劃分單元，實現(xiàn)取門、推焦，平煤、爐框清掃等分單元的自動操作。單元間彼此獨立，也可通過可靠的聯(lián)鎖控制，實現(xiàn)多單元的同時操作。
(2) 手動控制
每一作業(yè)單元又劃分成若干控制步，通過單獨的操作按鈕，實現(xiàn)控制步驟的獨立手動操作。
(3) 重做功能
在單元自動方式操作時，可能由于某種原因，代表一個動作完成的開關(guān)未能按規(guī)定的行程或時間動作。為了正確判斷這些開關(guān)是否屬于不可恢復的故障，根據(jù)自動重做申請后的人工確認，將自動執(zhí)行重做功能，如重做成功則程序向下執(zhí)行，否則進行故障報警。
(4) 跳步功能
運行過程中，有些控制動作雖未能在規(guī)定的行程或時間內(nèi)完成，但對整體功能的實現(xiàn)并沒有太大的影響，則采用跳步方式跳過這段程序，繼續(xù)向下執(zhí)行。
(5) 時間校驗功能
用時間原則來判斷一個動作指令是否完成。根據(jù)設(shè)備運行的速度和移動的距離計算出校驗用的時間設(shè)定值。動作指令發(fā)出后，如在此時間內(nèi)完成即為正常，否則判斷為設(shè)備故障．時間校驗功能又因同一控制過程中控制因素的變化而分成單時間和雙時間校驗功能。
(6) 減速校驗
推焦桿運行至前進端或后退端時，減速環(huán)節(jié)是否能正確投入，對推焦桿和焦爐爐體的安全是至關(guān)重要的。減速校驗就是根據(jù)減速校驗開關(guān)的動作狀態(tài)，判斷渦流制動是否投入，如未投入，即迅速切斷控制回路。
(7) 平煤次數(shù)選擇功能
根據(jù)工藝要求分為長行程和短行程平煤兩種方式，每種方式又可有若干種不同的選擇。程序設(shè)計上采用了長、短行程各有0～9種，可任意組合．只要事先選擇好開關(guān)位置，程序即可按規(guī)定的方式和次數(shù)自動進行平煤。
3.2 監(jiān)控功能
(1) 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控功能
程序中利用“STAT”功能塊來檢測控制器中的各種設(shè)備運行狀態(tài)信息，這些信息有CPU運行狀態(tài)、存儲器保護狀態(tài)、后備電池工作狀態(tài)、AC電源狀態(tài)等，當這些設(shè)備狀態(tài)正常時，程序允許執(zhí)行各種控制功能，如異常，立刻產(chǎn)生報警，切斷控制回路，并進行數(shù)據(jù)打印。
(2) 聯(lián)鎖檢查
聯(lián)鎖檢查分單元自動初始條件檢查、單元自動運行條件檢查和單步運行條件檢查。通過聯(lián)鎖檢查，將確保在多單元同時作業(yè)時的可靠運行，杜絕設(shè)備事故的發(fā)生。
(3) 推焦電流數(shù)據(jù)采集、處理和記錄功能．
(4) 狀態(tài)顯示和報警功能
生產(chǎn)過程中設(shè)備運行狀態(tài)，可通過燈光和音響按正常、重故障、輕故障狀態(tài)分別進行顯示，并在故障發(fā)生時，根據(jù)故障性質(zhì)采取相應(yīng)的控制措施。
(5)過程數(shù)據(jù)檢出和打印功能
向操作和維護人員提供準確的操作信息和維護數(shù)據(jù)是操作穩(wěn)定和系統(tǒng)可靠運行的重要保證．在每次作業(yè)中，當“重做”、“超時”、“跳步”、“聯(lián)鎖欠落”等故障發(fā)生時，均實時將發(fā)生故障部位的各種信息檢出，并通過內(nèi)部總線傳送到智能I/O模塊中，進行數(shù)據(jù)處理后，自動打印出相關(guān)數(shù)據(jù)．這些數(shù)據(jù)包括運行方式、單元號、數(shù)據(jù)類型和具體故障部位的設(shè)備代碼．
4 運行效果
本系統(tǒng)在武鋼7#、8#焦爐一次試車投產(chǎn)成功，實現(xiàn)了全部軟件設(shè)計功能，僅投產(chǎn)2個月就達到了推焦間隔10min的綜合設(shè)計指標，創(chuàng)造了國內(nèi)同型號焦爐開工順產(chǎn)、達產(chǎn)的新水平。與國內(nèi)設(shè)計的繼電器控制的6m焦爐相比，具有下列優(yōu)點:
(1) 推焦車每爐位動作時間為405s，其作業(yè)效率提高了10%。
(2) 清門、清框、爐臺清掃、頭尾焦處理均實現(xiàn)了自動化操作，大大降低了工人的勞動強度。
(3) 系統(tǒng)可靠性高，投運以來運行正常，與本廠4.3m焦爐相比，其月平均電氣故障時。
間比為1:10，故障率大大降低。
5 結(jié)束語
實踐證明，PLC控制系統(tǒng)在武鋼7#、8#焦爐移動機械系統(tǒng)使用中具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，并具有較高的推廣價值，為今后焦爐移動機械全面采用PLC控制創(chuàng)造了條件。