作模式只有手动和机旁两种操作 方式，手动操作用于生产，机旁操作用于机构调整，不能实现自动化产。 虽然说继电器已应用到家庭及工业控制的各个领域。他们比以往的产品具有更高 的可靠性。但是，这也是随之带来的些问题。如绝大多数控制继电器都是长期磨损 和疲劳工作条件下进行的，容易损坏。而且继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在 起产生误操作，引起严重的后果。再者，对个具体使用的装有上百个继电器的设 备，其控制箱将是庞大而笨重的。在全负荷运载的情况下，大的继电器将产生大量的 热及噪声，同时也消耗了大量的电能。并且继电器控制系统必须是手工接线安装， 如果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力和物力去改制安装和调试。 高炉上料系统控制方式 随着电子技术的发展及普及应用，采用作为主控制器实现高炉上料系统的 自动控制成为技术进步的必然。它有效解决了传统继电控制的缺陷，提高高炉上料系 统的稳定性实全性可靠性和自动化，为高炉的稳产高产创造了技术和设备条件。 使用的工业控制系统与传统的用继电器的工业控制系统相比，在操作控制 效率和精度等各个方面都具有无法比拟的优点。虽然在工业控制系统中所使用的继 电器控制设备不会被完全淘汰，但是由于的出现已经改变了工业控制设计者的 设计思想。 编程控制器以体积小功能强大所著称，它不但可以很容易地完成顺序逻辑运动 控制定时控制计数控制数字运算数据处理等功能，而且可以通过输入输出接 口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。 可以通过通迅接口与显示终端和打印机等外设相连。显示器作为人机界面是 种内含微处理芯片的智能化设备，它与相结合可取代电控柜上众多的控制按 钮选择开关信号指示灯，及生产流程模拟屏和电控柜内大量的中间继电器和端子 排。所有操作都可以在显示屏上的操作元件上进行。可以方便快捷地对生产过 程中的数据进行采集处理，并可对要显示的参数以二进制十进制十六进制 字符等方式进行显示。在显示画面上，通过图标的颜色变化反应现场设备的运 行状态。回路控制用数据棒图等综合方法反映生产过程中量的变化，操作人员 通过参数设定可进行参数调整，通过数据查询可查找任时刻的数据记录，通过打印 可保存相关的生产数据，为今后的生产管理和工艺参数的分析带来便利。特别是现在， 由于信息网络时代的到来，扩展了的功能，使它具有很强的联网通讯能力，从 而更广泛地应用于众多行业。因此，近年来国内很多高炉的控制系统采用了控制。 总体方案设计 炼铁工艺过程概述 高炉炼铁生产是冶金钢铁工业最主要的环节。高炉冶炼是把铁矿石还原成生 铁的连续生产过程。铁矿石焦炭和熔剂等固体原料按规定配料比由炉顶装料装置分 批送入高炉，并使炉喉料面保持定的高度。焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构。 矿石料在下降过程中逐步被还原熔化成铁和渣，聚集在炉缸中，定期从铁口渣口 放出。其生产工艺流程如图所示 烧结料石灰石焦炭 高炉 铁水炉渣高炉煤气 热风炉鼓风机 铸铁机 转炉 溶剂 图炼铁生产工艺流程 高炉上料设备及工艺简介 高炉上料系统是系统控制方式先后采用继电器电子电路顺序控制可编程控制器 及计算机控制系统等。现介绍高炉上料系统四种控制方式。 继电器接触器控制 早期高炉上料控制工艺过程，旦过程有变化就必须重新连接安装，因而存在 研制和调试时系统采用继电器接触器进行控制，多数情况下为开环方式，由行程开 关进行切换控制。这种控制方式由于采用导线连接，仅适用于个固定的间长修 改不方便寿命短可靠性差故障检查困难控制精度低等严重不足。 电子电路顺序控制 电子电路顺序控制采用分立元件或部分采用集成电路，以门电路来代替继电器， 用直流电磁阀代替交流电磁阀，用无触点行程开关及挡板实现动作程序的切换，具有 感应快体积小成本低等优点。 可编程控制器控制 是专为工业环境下应用而设计的工业计算机，由于它具有可靠性高编程方 便抗干扰能力强维修方便等特点，广泛用于各种类型的机械或生产过程的控制。 近年来，更是以其高可靠性高性能的特点在高炉上料系统中得到了广泛应用。 用控制高炉上料系统的动作程序及过程参数，采用数字定时器代替时间继电器 中间继电器。该控制系统能产生直流电压，提供给直流电磁阀。用位移传感器 等来实现动作程序和过程程序的切换，并进行比例压力和比例流量控制。采用程序存 储方式，具有修改程序方便结构小巧可靠反映灵敏运行速度快等优点，并且 可以进行开关量逻辑控制同时，其兼有模拟量例如，温度压力流量转速等 闭环控制等功能。借助液晶或数码显示和键盘设定，生产者可以修改工艺过程参数 检测生产过程，从而大大提高了精度与效率。 计算机控制系统 利用液晶来显示设定参数和过程参数及过程变化曲线，通过图形动画及 菜单，使得成型过程可视化，具有信息量大操作直观方便等特点。同时，还具有较 强的计算能力和自诊断故障报警模具参数存储压力和流量无级可调在线设定 修改参数人机会话方式在线监测动作状态中文提示等功能，具有中英文等多 种语言，可自由进行选择切换。该系统能够实现成型过程开环及闭环控制，提高了注 塑机的性能，能够成型极高质量的塑料制品，并可对若干种故障进行报警。 设计概述 早期高炉上料控制系统多采用继电控制，主要存在两大缺陷是控制系统复杂， 连锁环节多，外部连线多，故障频繁二是工作模式只有手动和机旁两种操作方式， 手动操作用于生产，机旁操作用于机构调整，不能实现自动化生产。随着电子技术的 发展及普及应用，采用作为主控制实现高炉上料系统的自动控制成为技术进步的 必然。它有效解决了传统继电控制的缺陷，提高高炉上料系统的稳定性实用性可 靠性和自动化，为高炉的稳产高产创造了技术和设备条件。 高炉生产对可靠性要求极高，当上料系统故障或物流不畅通时，高炉不能长时间 停止生产，必须及时排除故障，使生产得以进行。自动工作方式是以上料系统无故障 控制器完好为前提，因此，上料系统除了具备自动方式外，还要保留手动机旁 调试方式。主要实现自动控制，是主要生产方式，手动方式是辅助生产方式，机 旁和调试方式用于单机操作和试机。当设备出现故障或物流不畅时，上料系统转入手 动生产，直到排除故障，再切换到自动生产。特别强调的是，在手动工作时，也 要处于运行状态，实时监测并跟踪物料信息，对物料信息采取掉电记忆，以便转入自 动时，真实再现物料信息，使自动生产得到以顺利进行。本次设计主要是针对槽下卷 扬上料部分设计，高炉料钟装料系统。 控制系统设计 简介 可编程控制器的发展史 随着微处理器计算机和数字通讯技术的飞速发展计算机控制已扩展到了几乎 所有的工业领域。可编程控制器是应用面最广功能最强大使用最方便的通用工业 控制装置它已经成为当代工业自动化的主要支柱之。 可编程控制器本来应简称为，为了与个人计算机 的简称相区别，般将它简称为 。 可编程控制器是种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。 它采用可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算顺序控制定时计数和 算术运算等操作的指令，并通过数字式模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械 或生产过程。可编程控制器是种用程序来改变控制功能的工业控制的计算机，除了 能完成各种各样的控制功能外，还有与其他计算机通信联网的功能。 可编程控制器的产生和发展与继电器控制系统有很大的关系。继电器控制系统已 基于的高炉上料自控系统设计 摘要 本设计介绍了西门子在炼铁高炉上料料控制系统中的运用，通过西门 子与高炉上料系统的结合，设计出可编程序控制器的控制装置，基本上完 成了高炉供料电气控制系统的硬件设计。实现了布料槽上和槽下卷扬的实 时控制和生产过程自动化的目的。基于的高炉上料自控系统的设计，提高了高炉 上料控制系统的自动化水平可靠性，实现了上料系统的实时监控和灵活方便。具有 定的参考应用价值。 关键词可编程序控制器高炉上料系统自动控制 目录 中文摘要 英文摘要, 绪论 高炉上料系统的作用与地位 高炉上料系统的传统控制方式 高炉上料系统控制方式 总体方案设计 炼铁工艺过程概述 高炉上料设备及工艺简介 操作方式 控制方式 设计概述 控制系统设计 简介 可编程控制器的发展史 的硬件组成结构 点分配 控制电路的设计 控制器选型及硬件配置 料车上料系统 高炉料钟装料系统 探尺系统 电气控制系统原理图 控制系统软件设计方案 软件介绍 控制程序的设计 程序的基本结构 动作流程图 梯形图设计 模拟调试, 结论 致谢, 参考文献 绪论 高炉上料系统的作用与地位 高炉是炼铁或者炼钢生产的核心设备，是种规模大要素多要求严格的冶 炼过程，其良好的运行能为后续的生产过程提供充足而优质的原料保证，这对控制 系统的可靠性提出了较高的要求。尤其是高炉的大型化趋势越来越明显的情况下， 用人工执行是非常困难的，故其能稳定有序准确的工作是很重要的。这就要求 高炉实现自动化的生产方式。 高炉上料系统是炼铁高炉系统中最重要的环，及时准确的上料是保证高炉 产量和产品质量的前提。高炉上料系统的整套动作过程包括料车上料系统和炉顶布 料系统。料车上料系统必须快速严谨，如果上料慢，赶不上料线，影响产量，而上 错料，高炉将不能正常生产，甚至得拉风休风。 高炉布料指高炉炼铁过程中，炉料主要是矿石和焦炭在高炉炉喉的分布。高炉 布料的基本规律是高炉冶炼工艺理论的重要组成部分，控制高炉布料是高炉操作的 个重要手段。习惯上称之为上部调剂。通常高炉炉料是分批装入高炉炉喉的。 根据经验确定批料的矿石量与按焦炭负荷确定的批料焦炭量组成料批，通过布料 设备双钟和旋转布料器装入炉喉。高炉是种逆流反应器，煤气在高炉下部产生， 而后上升穿过料层炉料从上部下降与煤气作用，完成加热还原造渣熔化等 冶炼过程。炉料在炉内由上而下，温度逐渐升高，直到熔化前，直保持炉喉布料 的层状结构。焦炭多的地方煤气流较发展，因而炉料温度升高快，可见高炉布料对 煤气分布以及软融带的形状和位置等是有重要影响的，这关系到煤气能量的充分利 用，炉料的顺利下降以及高炉代寿命的长短。正常的高炉行程在炉内圆周方向上 煤气与炉料的分布都是均匀或基本均匀的。 高炉上料装置是生产中的重要环节，提高其自动化水平，可以大大减轻工人劳 动强度，提高生产效率。 高炉上料系统的传统控制方式 早期高炉上料控制系统多采用继电控制，主要存在两大缺陷，是控制系统复 杂，联锁环节多，外部连线多，故障频繁二是工作模式只有手动和机旁两种操作 方式，手动操作用于生产，机旁操作用于机构调整，不能实现自动化产。 虽然说继电器已应用到家庭及工业控制的各个领域。他们比以往的产品具有更高 的可靠性。但是，这也是随之带来的些问题。如绝大多数控制继电器都是长期磨损 和疲劳工作条件下进行的，容易损坏。而且继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在 起产生误操作，引起严重的后果。再者，对个具体使用的装有上百个继电器的设 备，其控制箱将是庞大而笨重的。在全负荷运载的情况下，大的继电器将产生大量的 热及噪