烧结配料系统简介
基于S7-300 PLC的集成一体化烧结配料控制系统
基于S7 PLC的集成一体化烧结配料控制系统摘要：在冶金行业生产中，配料系统是必不可少的工艺环节，包括烧结配料、竖炉配料、焦化配煤等，由于上述配料系统中普遍使用电子皮带秤、拖料秤、螺旋秤等计量设备，目前常用的结构有：一种是采用皮带秤变送器仪表+PLC控制的结构，利用PLC和变送器仪表的通讯进行配料设定或手工在变送器仪表上设定，利用变送器仪表本身的单回路调节功能去进行流量控制，PLC完成设备之间的联锁；另一种是的硬件结构相同，只是流量控制由PLC去控制，变送器仪表只起采集流量信号的功能，PLC同时完成设备之间的联锁；本方案讨论的是取消变送器仪表的PLC集成一体化解决方案，以烧结配料为例说明。
关键词：烧结；PLC；烧结配料；控制系统烧结配料工序是将生产烧结矿所需的混匀铁矿粉、燃料（焦粉）、溶剂（石灰石、白云石、生石灰）及冷、热返矿，按照高炉冶炼要求及各种料的化学成分进行配料计算，确定各种料的配料比例，通过重量检测及控制给料设备，实现配料。
铁精粉仓由于原料潮湿、粘连性强，采用圆盘给料方式，通过对圆盘变频器的输出频率的调整控制圆盘转速，从而达到控制下料量的目的。
返粉和溶剂仓原料干燥、流动性强，采用皮带拖料方式，通过对皮带秤变频器的输出频率的调整控制小皮带转速，从而达到控制下料流量的目的，生石灰采用螺旋输送机给料避免粉尘污染严重，同时通过螺旋秤计量，对螺旋输送机变频器的输出频率的调整可控制螺旋输送机转速达到控制流量的目的。
一、系统描述系统控制核心为一套西门子S7-300系列PLC，主控室IPC610安装IFIX4.0组态软件作为人机界面进行数据采集、设备控制、显示、参数设置工作，并通过GE公司的iWEBServer软件，将数据直接发布到厂内局域网，使网内用户通过IE浏览器进行浏览。
本系统不同于传统的传感器+变送器+PLC的系统结构，它是完全以PLC为控制核心的集成一体化系统结构，系统扩展容易，开放性、稳定性好，其技术核心是把流量变送器的全部功能集成在PLC程序的不同软件模块中，这样重量的积算、累计，设备的启停、联锁、逻辑控制，电子秤校验、修正配料系统配比、参数的修改等一系列工作全部是PLC系统内完成的，不存在积算仪和PLC系统的通讯，对于圆盘转速变化时电子秤流量数据的响应实时性，校零、校秤等PLC指令的响应实时性都大大提高。
烧结技术
烧结生产0概述全世界的矿石储量2500亿吨，富矿20%我国矿石储量500亿吨，富矿5%随着钢铁工业的发展，天然富矿从产量和质量上都不能满足高炉冶炼的要求。
而且精矿粉和富矿粉都不能直接入炉冶炼。
为了解决这一难题，将粉矿制成块状人造富矿。
方法：烧结法和球团法。
一、现代高炉对原料的要求1、节焦上（1）、铁矿石品位高，杂质少。
首钢经验：品位提高1%，焦比下降2%，产量提高3%。
产量提高，单位热损失减少，加入熔剂少，减少热量支出。
（2）、熟料比高。
不用或少加熔剂，减少热量支出，冶金性能好。
（3）碱度高。
可以不加石灰石，减少热量支出。
C a C O=CaO+CO2 吸热32、透气性（1）粒度均匀大小不均造成小块填到大块中间破块透气性上限40~50mm下限5~10mm。
（2）粉末少（3）强度高3、冶炼性能（1）还原性好有利于铁氧化物还原，有利于煤气利用的改善与焦比的下降（2）低温还原粉化率低粉化率高粉末多影响透气性（3）软熔性能软化温度高软化区间窄使成渣带下移变薄改善透气性二、人工富矿的方法１、烧结法烧结是将各种粉状含铁原料，配入一定数量的燃料和熔剂，混匀后，进行燃烧，进行一系列的物化反应，产生一定数量的液相，冷凝后粘结起来的块状产品叫做烧结矿，这个过程叫烧结。
２球团法球团矿：把润湿的铁精矿粉和少量的添加剂混合，再造球设备中滚动成9~16mm左右的圆球，在经过干燥，预热，焙烧、均热、冷却、发生一系列的物化反映，使生球固结，成为高炉需要的球团矿。
三、烧结矿在钢铁工业中的重要地位１、扩大矿石来源贫矿经过选矿、造块、烧结制成烧结矿，供高炉使用。
富矿粉经过造块后，供高炉使用。
２、可以改善高炉技术经济指标改善了原料的物理化学性能。
孔隙率高，反应面积增大，加速冶炼过程。
粒度均匀，透气性好。
机械强度高还原性好。
低温还原粉化率低，高温还原软化性好，提高冶炼效果。
３、能够充分利用冶金工业和化学工业的废品。
烧结可以利用高炉炉灰，轧钢皮，硫酸渣、转炉尘作为原料，合理利用资源，降低生产成本。
施耐德M340在烧结配料系统中的应用
图 2 施耐德 M340 的配置
M340 的 CPU 模块选择 BMXP34 2030，因为这款 CPU 模块除了带有 USB 接口外，还兼容 1 个 CANopen 接口，1 个 Ethernet 接口。满足了与上位 Quantum 采用以太网 TCP / IP 通讯，与秤体变频器采用 CANopen 连接的需求，而无需再另加配通讯模块。
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王 斌 （ 烧结厂）
摘 要 介绍了 260 m2 烧结配料的控制系统和施耐德 M340 作为下位配料秤的控制 PLC 的应用情况，以 及 M340 的性能特点。
关键词 烧结配料
图 1 260m2 烧结配料控制系统 35
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3 施耐德 M340 的应用 因为 260m2 烧结配料系统的上位 DCS 选用的是
Quantum PLC，秤体驱动装置采用施耐德 ATV71 变频 器，所以采用 M340 作为下位配料秤的控制 PLC，可 以更方便对设备进行上下连接，而且 M340 和 Premium 以及 Quantum 皆采用统一软件（ Unity Pro） 作为编 程组态平台，使得设备之间的连接更加省时省力。
设备使用的稳定性是第一因素。M340 能够适应 最严峻的工业环境，耐环境能力大大超过了 IEC 标准 要求，在环境保护方面，遵从 ROHS 欧洲标准。同时 M340 还符合所有国际认证和海事认证，方便设备使 用在各种场合。 4． 2 卓越的运算能力
烧结配料知识
烧结配料知识LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】一、烧结基础知识1、烧结的含义将含铁粉状料或细粒料进行高温加热，在不完全熔化的条件下烧结成块的过程。
铁矿粉烧结是一种人造富矿的过程。
2、烧结的方法（1）鼓风烧结：烧结锅，，平地吹；以及带式烧结机。
（2）抽风烧结：a：连续式：带式烧结机和环式烧结机等；b：间歇式：固定式烧结机，如盘式烧结机和箱式烧结机；移动式烧结机，如步进式烧结机；（3）在烟气中烧结：回转窑烧结和悬浮烧结。
3、烧结生产的工艺流程一般包括：原燃料的接受、贮存，溶剂、燃料的准备，配料，混合，制粒，布料，点火烧结，热矿破碎，热矿筛分，热矿冷却，冷矿筛分，铺底料、成品烧结矿及返矿的贮存、运输等工艺环节（见下图）。
机上冷却工艺不包括热矿破碎和热矿筛分。
现代烧结工艺流程不再使用热矿工艺，应使用冷矿工艺。
在冷矿工艺中，宜推广具有铺底料系统的流程。
4、烧结厂主要技术经济指标烧结厂的主要技术经济指标包括利用系数、作业率、质量合格率、原材料消耗定额等。
1>、利用系数每台烧结机每平方米有效抽风面积（m2）每小时（h）的生产量（t）称烧结机利用系数，单位为t/（）。
它用台时产量与烧结机有效抽风面积的比值表示：利用系数=台时产量（t/h）/有效抽风面积（m2）=总产量（t）/[总生产台时（t）×?总有效面积（m2）]台时产量是一台烧结机一小时的生产量，通常以总产量与运转的总台时之比值表示。
这个指标体现烧结机生产能力的大小，它与烧结机有效面积的大小无关。
利用系数是衡量烧结机生产效率的指标，它与烧结机有效面积的大小无关。
2>、烧结机作业率作业率是设备工作状况的一种表示方法，以运转时间占设备日历时间的百分数表示：设备作业率=运转台时/日历台时×?100%日历台时是个常数，每台烧结机一天的日历台时即为24台时。
项目三 烧结配料
用熔剂、返矿粉等配料，但不适用水分含量较大的精矿粉；
1— 电 动 机 ;2— 减
直筒式套筒采用刮刀排料，堵料现象较蜗牛式套筒轻，但
速器;3—圆盘;4—
下料量波动大。故当精矿或粉矿用量较大时，宜用带活动
套筒;5—闸门
刮刀的套筒;当熔剂或燃料用量少，而且要求精确性高时，
宜用闸门式套筒。
相关知识
一、配料设备
设混合矿减重ax =0.084%×0.9+1.06%=1.14%；
石灰石减重a =42.25%；
炉尘减重a尘
=10.87%+0.102%×0.9=10.96%；
焦粉减重a焦 =80.9%+0.8%×0.9+2.17%=83.7%；
总减重a=Xax +Ya +8a尘 +8a焦 =0.0114X+0.4225Y+0.88+6.7=0.0114X+0.4225Y+7.58
偏大，因此，应根据干料量的变化来进行必要的调整。
4.同一品种原料下料量过大时，最好用两台给料机给料，可减少下料量的波动。
5.应十分注意下料量少的物料品种的下料量。由于影响下料量的因素较多，在人工操作
时要严格配料操作，班与班统一操作，要勤称量勤校正。铁料每15min校正一次，根据
具体情况规定各种下料量的波动范围。
掌握影响配料准确的因素，熟悉实际烧结矿成分与配料计算值发生偏差
的原因及调整措施。
任务
描述
配料操作是根据配料单准确配料，使用圆盘给料机给料，电子皮带秤称
量依次按配比加入混匀矿、返矿、熔剂、燃料等原料，通过皮带运输到烧结
混匀系统。配料必须按配料单准确配料，使配合料的化学成分合乎规定;配碳
烧结厂工艺介绍
烧结厂工艺介绍一、预配料（一次配料）工艺介绍：1、配料的目的，保证烧结矿化学成分和物理性能稳定，满足高炉生产需求。
2、预配料原料种类：外购铁矿粉（如PB粉、巴西粗粉等）、外购熔剂（白云石粉、菱镁粉等）、厂内循环杂料（返矿、各厂除尘灰、污泥、氧化铁、钢渣等）、外购燃料（焦粉、烧结煤等）。
3、原料入仓方式，全部使用装载机车辆运输入仓（12个）。
4、计量方式，由烧结厂部下达配比方案，主控室配控工结合现场配料工电脑操作输入配比及料批量。
料仓圆盘给料机下方电子皮带秤计量。
5、预配料根据烧结一车间和二车间的二次配料料仓储量产生的时间差，分别向两个烧结车间交替供料。
6、预配原料经过皮带机和转运站分别输送到一、二车间二次配料铁料仓。
二、燃料破碎工艺介绍：1、燃料种类，常用燃料为焦粉、烧结煤，近期全部使用焦粉做烧结燃料。
2、燃料破碎设备，一车间为四辊破碎机两套，二车间为对辊+四辊破碎机两套。
3、燃料粒度要求，原燃料粒度＜25mm，加工破碎后燃料粒度＜3mm部分占85%（燃料粒度可按实际生产情况调整）。
4、破碎燃料经过皮带机和转运站分别输送到一、二车间二次配料燃料仓。
三、二次配料工艺介绍：1、二次配料料仓布局，一车间为地下料仓16个，由北向南直线排列。
分别为1#2#自循环返矿仓、3#--11#预配铁料仓、12#--14#熔剂料仓、15#16#燃料仓；二车间为地上料仓15个，由北向南直线排列。
分别为1#2#自循环返矿仓、3#--7#预配铁料仓、8#9#燃料仓、10#--14#熔剂料仓、15#除尘灰仓。
2、计量方式，主控室配控工按照配比，结合现场配料工电脑操作输入使用量及料批量。
料仓圆盘给料机下方电子皮带秤和拖拉皮带秤计量。
3、混合料经过配料皮带机输送到一次混合机。
四、一次混合机工艺介绍：1、一次混合的目的，将烧结原料加水润湿和混均，使混合料水分、粒度及各组分均匀分布。
2、混合原理，混合机主体为钢结构空心圆柱滚筒，按一定角度安装。
烧结配料知识
一、烧结基础知识1、烧结的含义将含铁粉状料或细粒料进行高温加热，在不完全熔化的条件下烧结成块的过程。
铁矿粉烧结是一种人造富矿的过程。
2、烧结的方法（1）鼓风烧结：烧结锅，，平地吹；以及带式烧结机。
（2）抽风烧结：a：连续式：带式烧结机和环式烧结机等；b：间歇式：固定式烧结机，如盘式烧结机和箱式烧结机；移动式烧结机，如步进式烧结机；（3）在烟气中烧结：回转窑烧结和悬浮烧结。
3、烧结生产的工艺流程一般包括：原燃料的接受、贮存，溶剂、燃料的准备，配料，混合，制粒，布料，点火烧结，热矿破碎，热矿筛分，热矿冷却，冷矿筛分，铺底料、成品烧结矿及返矿的贮存、运输等工艺环节（见下图）。
机上冷却工艺不包括热矿破碎和热矿筛分。
现代烧结工艺流程不再使用热矿工艺，应使用冷矿工艺。
在冷矿工艺中，宜推广具有铺底料系统的流程。
4、烧结厂主要技术经济指标烧结厂的主要技术经济指标包括利用系数、作业率、质量合格率、原材料消耗定额等。
1>、利用系数每台烧结机每平方米有效抽风面积（m2）每小时（h）的生产量（t）称烧结机利用系数，单位为t/（m2.h）。
它用台时产量与烧结机有效抽风面积的比值表示：利用系数=台时产量（t/h）/有效抽风面积（m2）=总产量（t）/[总生产台时（t）×总有效面积（m2）]台时产量是一台烧结机一小时的生产量，通常以总产量与运转的总台时之比值表示。
这个指标体现烧结机生产能力的大小，它与烧结机有效面积的大小无关。
利用系数是衡量烧结机生产效率的指标，它与烧结机有效面积的大小无关。
2>、烧结机作业率作业率是设备工作状况的一种表示方法，以运转时间占设备日历时间的百分数表示：设备作业率=运转台时/日历台时× 100%日历台时是个常数，每台烧结机一天的日历台时即为24台时。
它与台数、时间有关。
日历台时=台数× 24×天数事故率是指内部事故时间与运转时间的比值，以百分数表示：事故率=事故台时/运转台时× 100%设备完好率是衡量设备良好状况的指标。
烧结系统操作说明
烧结系统操作说明一：系统概括：烧结系统整体分为以下几个分系统：烧制系统；上料系统；成品系统；返料系统。
所有系统中所涉及的设备，必须在现场操作箱选择到自动位置时，设备才能在系统的操作画面中控制其运行。
在各个分系统画面和工艺画面中均可以监控设备的运行情况，及设备的故障信息。
在成品系统，成品系统和返料系统中各皮带机控制方式都是逆启顺停（在以下分系统介绍中会详细提及）。
以下是分画面的详细介绍。
主画面主画面：主画面主要是监控画面，其功能是监控烧制系统所包含的圆棍布料，七棍布料，烧结机，单辊破碎机，热振筛，环冷机等设备的运行情况，以及各个抽风风箱的压力及温度监控，以及点火器所需要的空气，煤气的压力温度，流量等参数。
在烧结画面上按下主画面按钮后，显示出烧结系统的主画面，主要有以下几个内容：一、圆辊布料速度、烧结机速度：是指圆辊布料器和烧结机的速度，单位是赫兹HZ二、煤气、助燃风参数：是指煤气调节阀反馈、煤气压力、煤气流量、煤气温度等参数助燃风参数是助燃风的阀位反馈、助燃风压力、助燃风温度（画面上显示是空气调节阀反馈、空气压力、空气温度）三、风箱参数风箱参数主要是风箱的温度和负压1、风箱温度：是指1#、2#、3#、6#、10#、13#、14#、15#风箱的温度。
单位是摄氏度，并由柱状图显示温度的高低。
柱状图的显示范围是0-600度2、风箱负压：是批1#、2#、3#、6#、10#、13#、14#、15#风箱的压力。
单位是千帕，并由柱状力显示。
柱状图显示的范围是0~-20KPA四、画面切换按钮是进行画面切换，以显示出其它的画面。
五、环冷机参数是显示环冷机各电机的轴承温度、环冷机速度、环冷机废气的画面六、点火炉温度：是点火炉内部温度在主画面上点下工艺画面按钮，则会显示工艺画面内容。
工艺画面：在此画面中可以监控及控制烧结系统中所涉及的所有设备，各个设备都有自己的现场控制箱，各个设备在画面中控制时也区分手动自动，当操作人员在画面中选择各个系统单动时，此时需要操作人员在画面中选择该系统所涉及的每一个设备手动点动启动该设备；在选择该系统联动时，再选择系统联动启动，此时该系统中所涉及的设备会自动按程序编辑的顺序启动。
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烧结配料微机控制系统
说
明
书
烧结配料系统简介
所谓的烧结就是在粉状铁物料中配入适当数量的熔剂和燃料，在烧结机上点火燃烧，借助高温作用产生一定数量的液相，把其它未熔化的烧结颗料粘结起来，冷却后成为多孔质矿块。
其中成分控制尤为重要。
配料工序是稳定烧结矿化学成分，提高质量的一个重要环节。
在现有的手段中，往往用圆盘给料机与称重皮带秤实现重量配比。
使配比误差由过去的5%~10%降低到1%~2%，在重量配料的基础上实现微机自动控制。
使烧结矿成分进一步稳定。
更进一步，同时可以根据各种物料的实际流量，设定配水系数，微机通过统计分析后，可以实现跟踪配水功能，使供水平稳、精确，整个工艺过程更加合理、完善。
系统配置有调速圆盘给料机和称量皮带秤构成，采用线性变频调速来精确地控制圆盘给料机的给定量，皮带秤平稳计量，同时安装仓壁振打器，湿料附着仓壁难以下料时自动振打仓壁，使物料下滑，从而达到控制计量的目的，系统的重要元件采用进口或合资品牌产品。
计量精度满足工艺要求（具体情况附配置单）。
配水也采用变频技术，采取平稳计量，在完成称重配比的基础上，本系统还考虑了白灰消化器的喷水控制功能，根据白灰的流量与配水系数，微机在收到水量流量计反馈回来的水量信号后，经过计算比较，输出信号控制变频系统或调节阀，自动加压，跟踪加水，为白灰的消化提供合理水量。
同样的原理，可以在不太提高系统成本价的情况下，完成一混二混的加水功能，使水量平衡、稳定，为物料成球提供保障。
整个加水系统由变
频器（或调节阀）、水量流量计、管道泵等构成。
这样就强化了自动化系统的功能，提高了系统的自动化程度。
该系统简单实用，便于维护，能满足中小型烧结系统的需求。
计算机和各种电器设备能正常工作，除了本身的质量保证外，还会对整个系统运行情况具备较完善的诊断功能。
因为系统在长期运行过程中，机电设备运行损耗后受到外部因素（温度、腐蚀等）影响，不可避免造成设备的老化和测量的降低。
这些因素的存在，将会给系统带来不稳定和测量上的误差。
为保证系统稳定可靠使用，该系统具有其它系统无法具备的系统故障诊断和误差校正功能。
同时，使用先进的控制软件，整个控制过程动态模拟显示，操作简单，界面清晰，是工业控制系统中的精品。
系统配置
1、主机系统设备配置
(a) 工业计算机（配置根据系统要求而定）一台
(b) 工业监视器（用于烧结值班室）一台
(c) 视频多路转换器一台
(d) 打印机一台
(e) UPS电源（1000W）一台
(f) 信号电缆（屏蔽）*** 米（位置定）
2、信号处理系统设备配置
(a)信号调理模块包括放大模块、滤波模块等
(b)数据采集模块(A/D)
(c)数据控制模块(D/A)
(d)开关量输入模块(DI)
(e)开关量输出模块(DO)
(f)信号隔离模块
(g)计算机扩展驱动模块
(h)控制柜（或控制台）、其它辅助电器元件（继电器、开关、接插件等）
(i)后备存储器模块（称为电子半导体盘）
注：所有模块技术参数有系统规模和技术指标而定
3、配料系统设备配置
(a) 称重传感器（称量范围、设计而定）三台
(b) 称重传感器信号变送器（放大器）一台
(c) 电振机电源控制柜（或变频器柜）二台
(d) 工业电源（供传感器、变送器、控制启用）一台
(e) 信号传输电缆（屏蔽）*** 米
(f) 计量皮带秤10台
(g) 仓壁振打器10台
(h) 变频供水系统一套。