新世纪以来,中国钢铁冶金扩张迅猛,钢铁企业呈现规模化发展。根据国家的钢铁产业调整政策,今后钢铁企业流程中炼铁主流配置将是1200m3以上高炉。在现行高炉炼铁的上料系统中,处于绝对领先地位的是以齿轮箱驱动旋转溜槽进行布料的无料钟炉顶系统。无料钟炉顶布料系统具有灵活布料,料面合理,积木式结构便于维修,使用寿命长等优越性能。由于布料系统在高炉冶炼流程中占据重要位置且是唯一手段,布料器如果出现故障或者操作失常将会导致高炉休风造成重大影响。如何利用先进的自动控制系统,来满足无料钟炉顶布料系统快速高效运行,同时针对布料工艺流程实现远程实时在线监控是一项具有现实意义的课题。本文以ISDEMIR钢厂4#2500m3高炉无钟炉顶布料系统为背景,在对炉顶布料系统的工艺特点、系统结构和工作原理进行深入分析的基础上,采用带压力补偿的炉顶料罐称重装置和液压比例阀驱动料流调节阀,对ISDEMIR钢厂4#2500m3高炉炉顶自动化控制系统进行了详细设计,实现了系统装料控制、均压排压放散控制、称量罐称重控制、均匀布料控制、探尺自动探测料面系统、液压系统驱动等功能。采用具有自我修正功能的可读可写的矿、焦曲线表,使料流阀布料开度设定可根据实际重量自动计算,实现了高炉均匀布料;通过对料流阀开度、溜槽倾动角度控制,实现了依据实际角度与理论角度偏差大小完成比例阀调节,实现了料流阀开度、倾动角度快速精确定位;对炉顶的关键设备倾动角、旋转角、料流阀等采用了变频器或者比例阀驱动设备冗余的设计方式,确保在关键设备出现故障时也不影响高炉的生产进度或者影响限定在最短时间内快速恢复,使高炉的稳定生产等到保障。根据钢厂布料系统中的运行要求,适时提出针对布料控制器的在线监控要求,借鉴其他学科,提出布料控制器的健康指数模型作为评价系数,同时设计了在线监控系统的控制策略和相应的控制算法。随后对4#高炉布料器在线监控系统展开完整详细的设计和实现,系统中包括硬件配置、数据采集模块、数据处理模块、数据管理模块和人机界面等。目前本文设计实现的高炉炉顶布料控制与在线监控系统已经完成实际投产运行,经过实际生产的检验,该系统运行稳定,反响良好。