冲天炉自动加料系统的实现

作者：佚名信息来源:模具 2008-4-8

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摘要：介绍了用微机和可编程序控制器(PLC)组成两级分布式冲天炉自动加料控制系统的设计及实现方法。该系统以PLC作为与工业现场关联的前沿单元工作站，用微机监视整个系统的运行状态，对收集到的现场数据进行分析和管理，高可靠性地实现了对冲天炉加料系统的自动控制。关键词：冲天炉自动加料系统。Distributed control sy...

摘要：介绍了用微机和可编程序控制器(PLC)组成两级分布式冲天炉自动加料控制系统的设计及实现方法。该系统以PLC作为与工业现场关联的前沿单元工作站，用微机监视整个系统的运行状态，对收集到的现场数据进行分析和管理，高可靠性地实现了对冲天炉加料系统的自动控制。
关键词：冲天炉自动加料系统；可编程序控制器；分布控制系统
文献标识码： A　　文章编号： 1000-8365（1999)01-0016-18

Automatic Control for Cupola Feeding System

PEI Hao-dong1，ZHU Zhi-liang1，ZHAO Xin-bing1，FU Ya-wen2，CAO Ping3
1(Zhejiang University,Hangzhou 310027, China)
2(Zhejiang Shangyu Power Machine Factory,Shaoxing 312300, China)
3(Zhejiang Taizhou Electric Meter Factory,Taizhou 317000, CHina)

Abstract: Two stage distributed control system using PC and PLC is illustrated. The PLC connected with industrial facilities is used as work station unit, an IBM-PC computer is applied to monitor working state of the whole system and analyze, manage the data collected from the industrial facilities. The system implements automatic control for smelting works with high reliability.
Key words: Cupola automatic charging system；Programmable controller；Distributed control system

　　冲天炉铸造行业广泛使用的熔炼设备。目前在内大部分铸造车间中，冲天炉熔炼生产中的配料、加料等工作都是由一线工手工完成的，高温、烟尘、震动、噪音等既恶化了工作环境，又增加了工人的劳动强度，同时配料准确度难以保证，生产数据难以实时处理。冲天炉加料系统已成为制约铸造生产自动化、铸造管理现代化过程中的一个重要环节［1］。
　　可编程控制器(PLC)功能强，方便灵活，在工业控制中已有较广泛的应用［2-3］，PC机软件丰富，功能十分强大。本文采用PC机PLC机二级分布控制技术，用PLC作为下位机，用PC机作为上位机，监控系统运行状态，并实现数据的传送、分析和管理。据此设计了一个集自动称量、自动加料、自动补偿以及生产数据自动记录与管理为一体的冲天炉自动加料系统。该系统已在上虞动力机厂投入实际生产使用，结果表明，自动控制系统设计合理、性能稳定、运行可靠、操作简单、维修容易、便于推广应用。
1　系统模型
1.1　现场布局
　　上虞动力机厂是国内最大的汽车发动机曲轴生产企业。铸造车间采用先进的冲天炉—工频炉双联熔炼工艺，冲天炉以生铁、回炉铁、废钢、焦炭和石灰石为原料生产原铁水，通过工频炉调节铁水温度、成分，并进行合金化和球化处理。为实现连续生产上虞动力机厂铸造车间设置2台冲天炉交替生产。2台冲天炉共用一套加料系统，其平面布局，如图1所示。

图1　冲天炉加料系统平面位置示意图
Fig.1　Plate sketch of location of cupola feeding system

1.2　工艺要求
　　根据上虞动力机厂铸造车间的实际铸造生产过程，冲天炉自动加料系统除能实现加料现场无人全自动运行以外，还需满足以下工艺要求：
　　(1) 同时具有加批料、加底焦、加层焦3种功能流程，且可以通过主控室实现不同流程之间的切换；
　　(2) 能检测冲天炉料位，并根据料位自动启动加料流程；
　　(3) 具有发现、判断冲天炉内炉料“搭棚”和其它故障的功能，并发出报警信号，以通知操作人员及时处理；
　　(4) 具有称量累计误差自动补偿功能，具有生产过程数据库管理功能，实时记录实际加料数据。
1.3　模型设计
　　根据上面的工艺特点和要求，所设计的冲天炉自动加料系统以微机(PC)和可编程序控制器(PLC)为中心，系统结构见图2。系统主要部件的功能如下：
　　(1) 主控计算机(PC)　整个系统运行过程的协调和监视；生产过程中的原料加入量的采集和管理；称量误差的修正；以及铁水成分；铁水温度等其他工艺数的记录和管理；是整个系统的核心。
　　(2) 可编程控制器(PLC)　采用三菱公司FX2系列的PLC产品，是流程运行的控制核心，用于实现对强电信号的检测、控制信号的输出以及生产流程逻辑的控制。
　　(3) 控制面板　包括各类流程选择、控制操作按扭以及系统各部件运行指示灯。
　　(4) 振动给料机　由PLC通过继电器控制动作，将炉料从料库输送到称量小车。
　　(5) 称量小车　普通的称量小车上装有单片机控制器，最大称量为500 kg，小车在轨道上的行走以及向爬式送料罐卸料动作由PLC控制小车上的电机来实现。
　　(6) 爬式送料罐　将炉料送入冲天炉，由PLC通过继电器控制其工作。