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【摘 要】 本文首先介绍了炼焦配煤计算机控制系统的组成和炼焦配煤计算机控制系统自动配煤原理，然后分析了炼焦配煤计算机控制系统在临涣焦化实现的功能，最后探讨了炼焦配煤计算机控制系统在临涣焦化应用程序设计。
【关键词】 炼焦配煤;计算机控制系统;临涣焦化;应用;程序设计
随着我国钢铁工业的迅猛发展，焦炭需求量也大幅度攀升。在焦炭生产工艺过程中，需要将气煤、肥煤、焦煤、瘦煤四种煤按一定比例配成混合煤，然后送入焦炉进行高温炼焦。配比的准确性以及配料系统的可靠性将直接影响焦炭产品的质量。因此，通过提高焦化配煤系统的可靠性、稳定性、准确性来提高焦炭的质量具有非常重要的社会效益和经济效益。
在炼焦过程中，为炼焦炉提供稳定的配合煤是保证焦炭质量的最重要环节之一，能够长期稳定的为炼焦炉提供配合煤直接关系到焦炉的安全生产。临涣焦化焦炉设计生产焦炭能力220万t/年，平均每天需要的配合煤约8900t（按含水分10%计）。因此，为了满足高炉冶炼的需要，稳定和提高焦炭质量，提高配煤精度，降低配煤成本，建立一套可靠、稳定的自动配煤系统是十分必要的。
1 炼焦配煤计算机控制系统的组成
本系统由操作台、微机、各控制电器和信号装置组成，具有较先进的技术装备，操作人员可以在集中控制方式对煤焦系统进行遥控，使其完成方式对煤焦完成运输、堆料、取料、贮存、配料和粉碎等功能。
1.1由本PLC控制的主要设备如下：
配煤上部分：（从火车受煤坑、煤场至配煤槽部分）
皮带机：B101、B102、B103、B104、B105a、B106、B107、B108、B109、B110、B111、B112、B113、B114、B115、B116、B117、B118、B119以及B201、B202、B105b共22条胶带机。
其他设备：电子皮带秤、永磁除铁器、在线灰份检测仪等。
1.2配煤下部分：（从配煤槽至煤塔部分）
B120、B121、B122、B123、B124、B125、B126、B127、B128、B129、B130、B131、B132、B133共14条胶带机，圆盘给料机、自动配煤装置、粉碎机，以及通过除尘系统的风机、排灰阀及煤塔上的回转给料机等。
配煤生产过程控制系统按照工艺设计要求，采用电子皮带秤配煤，来完成各单种煤的配比给定。生产过程控制系统包括设备的顺序控制和生产工艺的过程控制，采用DCS系统，实现分散控制，集中管理。系统由PC工控机、DC及单回路闭环控制系统组成，采用Profibus-DP总线进行通讯，其中PC工控机通过MPI/DP网与DCS相连，此系统功能强大，可靠性高，为精确配煤奠定了基础。
2 炼焦配煤计算机控制系统自动配煤原理
自动配煤时，通过圆盘给料机的转动，将煤均匀地带到称量小皮带秤上，经过称量小皮带秤称重后，将煤料从小皮带送至大皮带上，小皮带下装有称重传感器，称重传感器将皮带上的煤料称重信号通过变送器转换成4-20mA电流信号，送至DCS系统。由于皮带集合量确定，单种煤的配比确定，煤料水分确定，所以每个小皮带秤的设定流量是确定的。根据实际称重量与系统设定量的偏差，进行模糊+PID调节，进而通过变频调节圆盘电机调速，达到自动配煤的目的，流程图如图1所示。
图1 自动配煤系统流程图
3 炼焦配煤计算机控制系统在临涣焦化实现的功能
3.1监测功能。对皮带秤配料过程的瞬时流量、班累计，日累计等参数进行监视;对重要设备粉碎机、破碎机的温度、转速等重要参数的实时监控;
3.2画面显示。通过计算机可显示配煤过程中有关控制参数和运行状况，以及显示煤仓料位曲线和配煤连续性曲线等;
3.3通讯功能。工控机与DCS和配料仪表之间可进行双向数据及信息交换;
3.4数据处理。系统可自动对采集的信号进行运算处理，并输出到相应控制量;
3.5控制功能。根据操作前相应的设定值，自动控制设备的正常运行，包括PID调节;
3.6报警功能。工控机以画面方式和声音信号方式对各种参数越限或设备状态异常进行报警。对电机功率大于75kW的电机进行电流实时监控，实现了大电流报警，有效地保护了电机;实现了大皮带和配煤小皮带的联锁，故障报警、不正常停车报警、圆盘给料的堵料报警等，保证配煤系统的运行可靠和安全;实现贮配煤仓料位实时监视，并实现料位最高限和最低限的报警。
4 炼焦配煤计算机控制系统在临涣焦化应用程序设计
DCS系统所带的CBF组态软件提供了功能块图（FBD）、梯形图（LAD）、顺序功能图（SFC）、结构化文本（ST）等多种图形化组态功能，在设计自动配煤程序时，主要采用FBD功能块，以1#皮带秤实现PID调节为例说明设计的原理：设大皮带集合量、配比、干煤配量、湿煤配量和水分的变量分别为jihe，peibi1，gmeipl1，smeipl1，shuif1;1#皮带秤的零点为lingd1;称重信号变量为wq1;1#秤的秤系数为k1;变频电流变量IQ1;湿煤累积量leiji1，FBD块程序图如图2所示。
图2 自动配煤程序
第一，称重信号变量类型进行转换，由整型（INT）到实型（REAL）转换;
第二，量程转换，采用SCAL块，设定值为0-28480和0-150，输出值后再减去1#秤体的零点值，分别乘以k1，9.0，0.55，得到1#秤体的湿煤瞬时配量;
第三，模拟输出累计的显示采用CT-ANA块，输出累积量leiji1;
第四，湿煤瞬时配量与设定配量的比较以及输出调节，采用C-CS（1/3）块;
最后，经过量程转换（SCAL块），由0-150转换到0-28480，实型（REAL）转换到无符号整型（UINT），输出变频电流IQ，从而实现控制变频输出。此外，自动配煤程序中还包括皮带连锁、断流报警、皮带开停、校验小皮带秤等。
5 结论
5.1电子皮带秤的称重准确性直接决定配煤的准确度，由于小皮带长期使用后，将出现小皮带拉长、跑偏或刮煤板刮煤效果的变化等情况，从而造成小皮带秤称重准确度下降。因此，定期修正皮带速度和利用60kg砝码标定秤体是提高称重准确性的两个最直接方法。目前，自动配煤系统采取的是每班校皮带秤的秤体零点和每个月校秤体系数，以此保证称重的准确性。
5.2由于没有水分快速测定仪，因此需要在配煤前把上班化验得到的单种煤水分输入，水分发生变化时配煤准确度会受到影响。
5.3自动配煤系统投入使用后，配煤准确率和人工跑盘合格率有明显的提高，单种煤配比在≥15%的配煤准确度误差控制在±0.2kg，<15%的配煤准确度误差控制在±0.1kg，同时由于控制精度提高，临涣焦化加大了价格较低的气煤和弱粘煤的配量，减少了肥煤和焦煤配量，降低了配煤的成本，取得了较好的经济效益。焦炭的转鼓强度的稳定性得到了保证，系统在实际生产中取得良好的经济和社会效益，能够满足各项经济技术指标，满足控制精度要求。
5.4自动配煤系统采用DCS系统控制，实现了台圆盘给料机的启停、联锁、称量及调节的自动控制，实现配煤生产全线自动化，提高了生产效率，降低了工人劳动强度，改善了工人的劳动条件。
参考文献：
[1]卞孝萱.有关计算机控制系统的运用案例分析[J].中国煤矿，2010，22（7）：17-20.
[2]林永昌.煤炭开采后期的配煤工艺流程改进策略[J].科技信息，2009，30（13）：
[3]崔琴琴.早期配煤方案存在的不足与革新技术[J].管理观察，2010，24（10）：
[4]吴家明.计算机技术在煤炭生产中的具体运用[J].工业技术研究，2009，15（8）：
[5]白文靜.我国采煤生产控制技术的模式调整研究[J].上海理工大学学报，2009
【关键词】 炼焦配煤;计算机控制系统;临涣焦化;应用;程序设计
随着我国钢铁工业的迅猛发展，焦炭需求量也大幅度攀升。在焦炭生产工艺过程中，需要将气煤、肥煤、焦煤、瘦煤四种煤按一定比例配成混合煤，然后送入焦炉进行高温炼焦。配比的准确性以及配料系统的可靠性将直接影响焦炭产品的质量。因此，通过提高焦化配煤系统的可靠性、稳定性、准确性来提高焦炭的质量具有非常重要的社会效益和经济效益。
在炼焦过程中，为炼焦炉提供稳定的配合煤是保证焦炭质量的最重要环节之一，能够长期稳定的为炼焦炉提供配合煤直接关系到焦炉的安全生产。临涣焦化焦炉设计生产焦炭能力220万t/年，平均每天需要的配合煤约8900t（按含水分10%计）。因此，为了满足高炉冶炼的需要，稳定和提高焦炭质量，提高配煤精度，降低配煤成本，建立一套可靠、稳定的自动配煤系统是十分必要的。
1 炼焦配煤计算机控制系统的组成
本系统由操作台、微机、各控制电器和信号装置组成，具有较先进的技术装备，操作人员可以在集中控制方式对煤焦系统进行遥控，使其完成方式对煤焦完成运输、堆料、取料、贮存、配料和粉碎等功能。
1.1由本PLC控制的主要设备如下：
配煤上部分：（从火车受煤坑、煤场至配煤槽部分）
皮带机：B101、B102、B103、B104、B105a、B106、B107、B108、B109、B110、B111、B112、B113、B114、B115、B116、B117、B118、B119以及B201、B202、B105b共22条胶带机。
其他设备：电子皮带秤、永磁除铁器、在线灰份检测仪等。
1.2配煤下部分：（从配煤槽至煤塔部分）
B120、B121、B122、B123、B124、B125、B126、B127、B128、B129、B130、B131、B132、B133共14条胶带机，圆盘给料机、自动配煤装置、粉碎机，以及通过除尘系统的风机、排灰阀及煤塔上的回转给料机等。
配煤生产过程控制系统按照工艺设计要求，采用电子皮带秤配煤，来完成各单种煤的配比给定。生产过程控制系统包括设备的顺序控制和生产工艺的过程控制，采用DCS系统，实现分散控制，集中管理。系统由PC工控机、DC及单回路闭环控制系统组成，采用Profibus-DP总线进行通讯，其中PC工控机通过MPI/DP网与DCS相连，此系统功能强大，可靠性高，为精确配煤奠定了基础。
2 炼焦配煤计算机控制系统自动配煤原理
自动配煤时，通过圆盘给料机的转动，将煤均匀地带到称量小皮带秤上，经过称量小皮带秤称重后，将煤料从小皮带送至大皮带上，小皮带下装有称重传感器，称重传感器将皮带上的煤料称重信号通过变送器转换成4-20mA电流信号，送至DCS系统。由于皮带集合量确定，单种煤的配比确定，煤料水分确定，所以每个小皮带秤的设定流量是确定的。根据实际称重量与系统设定量的偏差，进行模糊+PID调节，进而通过变频调节圆盘电机调速，达到自动配煤的目的，流程图如图1所示。
图1 自动配煤系统流程图
3 炼焦配煤计算机控制系统在临涣焦化实现的功能
3.1监测功能。对皮带秤配料过程的瞬时流量、班累计，日累计等参数进行监视;对重要设备粉碎机、破碎机的温度、转速等重要参数的实时监控;
3.2画面显示。通过计算机可显示配煤过程中有关控制参数和运行状况，以及显示煤仓料位曲线和配煤连续性曲线等;
3.3通讯功能。工控机与DCS和配料仪表之间可进行双向数据及信息交换;
3.4数据处理。系统可自动对采集的信号进行运算处理，并输出到相应控制量;
3.5控制功能。根据操作前相应的设定值，自动控制设备的正常运行，包括PID调节;
3.6报警功能。工控机以画面方式和声音信号方式对各种参数越限或设备状态异常进行报警。对电机功率大于75kW的电机进行电流实时监控，实现了大电流报警，有效地保护了电机;实现了大皮带和配煤小皮带的联锁，故障报警、不正常停车报警、圆盘给料的堵料报警等，保证配煤系统的运行可靠和安全;实现贮配煤仓料位实时监视，并实现料位最高限和最低限的报警。
4 炼焦配煤计算机控制系统在临涣焦化应用程序设计
DCS系统所带的CBF组态软件提供了功能块图（FBD）、梯形图（LAD）、顺序功能图（SFC）、结构化文本（ST）等多种图形化组态功能，在设计自动配煤程序时，主要采用FBD功能块，以1#皮带秤实现PID调节为例说明设计的原理：设大皮带集合量、配比、干煤配量、湿煤配量和水分的变量分别为jihe，peibi1，gmeipl1，smeipl1，shuif1;1#皮带秤的零点为lingd1;称重信号变量为wq1;1#秤的秤系数为k1;变频电流变量IQ1;湿煤累积量leiji1，FBD块程序图如图2所示。
图2 自动配煤程序
第一，称重信号变量类型进行转换，由整型（INT）到实型（REAL）转换;
第二，量程转换，采用SCAL块，设定值为0-28480和0-150，输出值后再减去1#秤体的零点值，分别乘以k1，9.0，0.55，得到1#秤体的湿煤瞬时配量;
第三，模拟输出累计的显示采用CT-ANA块，输出累积量leiji1;
第四，湿煤瞬时配量与设定配量的比较以及输出调节，采用C-CS（1/3）块;
最后，经过量程转换（SCAL块），由0-150转换到0-28480，实型（REAL）转换到无符号整型（UINT），输出变频电流IQ，从而实现控制变频输出。此外，自动配煤程序中还包括皮带连锁、断流报警、皮带开停、校验小皮带秤等。
5 结论
5.1电子皮带秤的称重准确性直接决定配煤的准确度，由于小皮带长期使用后，将出现小皮带拉长、跑偏或刮煤板刮煤效果的变化等情况，从而造成小皮带秤称重准确度下降。因此，定期修正皮带速度和利用60kg砝码标定秤体是提高称重准确性的两个最直接方法。目前，自动配煤系统采取的是每班校皮带秤的秤体零点和每个月校秤体系数，以此保证称重的准确性。
5.2由于没有水分快速测定仪，因此需要在配煤前把上班化验得到的单种煤水分输入，水分发生变化时配煤准确度会受到影响。
5.3自动配煤系统投入使用后，配煤准确率和人工跑盘合格率有明显的提高，单种煤配比在≥15%的配煤准确度误差控制在±0.2kg，<15%的配煤准确度误差控制在±0.1kg，同时由于控制精度提高，临涣焦化加大了价格较低的气煤和弱粘煤的配量，减少了肥煤和焦煤配量，降低了配煤的成本，取得了较好的经济效益。焦炭的转鼓强度的稳定性得到了保证，系统在实际生产中取得良好的经济和社会效益，能够满足各项经济技术指标，满足控制精度要求。
5.4自动配煤系统采用DCS系统控制，实现了台圆盘给料机的启停、联锁、称量及调节的自动控制，实现配煤生产全线自动化，提高了生产效率，降低了工人劳动强度，改善了工人的劳动条件。
参考文献：
[1]卞孝萱.有关计算机控制系统的运用案例分析[J].中国煤矿，2010，22（7）：17-20.
[2]林永昌.煤炭开采后期的配煤工艺流程改进策略[J].科技信息，2009，30（13）：
[3]崔琴琴.早期配煤方案存在的不足与革新技术[J].管理观察，2010，24（10）：
[4]吴家明.计算机技术在煤炭生产中的具体运用[J].工业技术研究，2009，15（8）：
[5]白文靜.我国采煤生产控制技术的模式调整研究[J].上海理工大学学报，2009