球团生产线的PLC控制系统供料系统Word格式.docx

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球团矿就是把细磨铁精矿粉或其他含铁粉料添加少量添加剂混合后，在加水润湿的条件下，通过造球机滚动成球，再经过干燥焙烧，固结成为具有一定强度和冶金性能的球型含铁原料。

本文介绍了PLC的基本结构和工作原理，西门子S7-300/400系列PLC的硬件结构、指令系统、编程方式以及STEP7软件的使用。

通过这些知识，对球团生产工艺中的供料系统进行PLC控制系统设计，介绍了PLC硬件组态及软件编程的过程，最后应用仿真软件PLCSIM，对程序进行调试。

关键词：

球团生产工艺、PLC、编程

Abstract

Pelletproductionmainrefinepellets,pelletsandsinteringarethetwocommonlyusedtechnologiesforrefiningironoreinthesteelsmeltingindustry.Pelletsisthatthefinegrindingessenceofironoreorotherironpowdermixesafewadditives,intheconditionofwatertowet,throughPelletierrollingintotheball,againafterdryingroasting,thenitbecomethesphericalironmaterialswithstrengthandmetallurgicalproperties.ThispaperintroducesthebasicstructureofPLCandworkingprinciple,thehardwarestructure,instructionsystem,programmingmethodofSiemenss7-300300/400seriesPLC,andtheuseofSTEP7software.Throughtheseknowledge,wedesignthefeedingsystemofPLCcontrolsystemintheproductiontechnologyofpelletsmaterialintroducesthePLChardwareconfigurationandsoftwareprogrammingprocess,finallyapplicationsimulationsoftwarePLCSIMtodebugprogram.

Keywords：

Pelletproductionprocess、PLC、programming

1绪论

1.1球团工艺的发展状况

由于天然富矿日趋减少，大量贫矿被采用；

而铁矿石经细磨、选矿后的精矿粉，品位易于提高；

过细精矿粉用于烧结生产会影响透气性，降低产量和质量；

细磨精矿粉易于造球，粒度越细，成球率越高，球团矿强度也越高。

综上所述原因，球团生产工艺在进入21世纪后得到全面发展与推广　

如今球团工艺的发展从单一处理铁精矿粉扩展到多种含铁原料。

球团产品也已用于炼钢和直接还原炼铁等。

球团矿具有良好的冶金性能：

粒度均匀、微气孔多、还原性好、强度高，有利于强化高炉冶炼。

目前主要的几种球团焙烧方法：

竖炉焙烧球团、带式焙烧机焙烧球团、链箅机——回转窑焙烧球团。

竖炉焙烧法采用最早，但由于这种方法本身固有的缺点而发展缓慢。

目前采用最多的是带式焙烧机法，60％以上的球团矿是用带式焙烧机法焙烧的。

链箅机——回转窑法出现较晚，但由于它具有一系列的优点，所以发展较快，今后很可能成为主要的球团矿焙烧法。

随着国际上直接还原炼铁技术的发展，其规模和产量迅速增加，都必须优先采用球团矿为入炉料。

纵观世界采矿业，细精矿的产量大幅增加，富块矿和粉矿的产量相应减少。

世界球团矿的产量和质量在迅速提升。

我国所产的炼铁原料几乎都是细精矿，用于生产烧结矿已是不合时宜的、不合理的加工方法，应将其用来生产球团矿才是一种先进的炉料加工方法。

另外我国目前钢铁生产所需铁矿粉大部分需要进口，其中细精矿的比例越来越高，这些细精矿都应采用球团法加工成炉料。

我国球团矿开始较大规模生产的时间不长，所以球团矿仅是高炉用自然碱度的酸性球团矿，产品质量还存在很多问题，竖炉工艺和小型工厂生产的球团数量超过一半以上。

我国球团矿生产存在的主要问题包括：

●铁精矿粒度粗、铁品位偏低，进口球团矿品位一般都在65%以上，而我国竖炉球团矿大多在60%左右；

●膨润土用量偏高，竖炉球团平均膨润土消耗量在40kg/t，高于国外2倍多；

●成品球团矿抗压强度比进口球团矿低；

●单台设备生产能力偏小。

总之，我国的球团生产仍处于低水平的发展阶段，但其发展前景十分广阔。

如今球团工艺的发展从单一处理铁精矿粉扩展到多种含铁原料，生产规模和操作也向大型化、机械化、自动化方向发展，技术经济指标显著提高，并要努力赶上世界先进水平。

1.2球团工艺简介

1.2.1球团基础知识

球团法是将细磨精矿制成能满足冶炼要求的块状物料的一个加工过程。

其过程为：

将准备好的原料（细磨精矿或其他细磨粉状物料，添加剂或粘结剂等），按一定的比例经过配料混匀，在造球机上经滚动而造成一定尺寸的生球，然后采用干燥和焙烧或其他方法使其发生一系例的物理化学变化而硬化固结。

这一过程就叫作球团过程，这种方法称为球团法。

它所得到的产品就叫作球团矿。

根据球团矿固结温度和气氛的差异，球团法所得到产品可分为氧化球团矿、冷固球团矿、金属化球团矿等。

按照球团矿的碱度一般分为酸性和自熔性两种。

酸性球团矿与自熔性球团矿相比，前者在生产上不会引起操作上的困难，而且其品位高、强度好，便于长途运输。

同时又由于大多数烧结厂生产高碱度烧结矿，需要酸性球团矿配合使用以满足高炉冶炼的要求。

所以，目前世界各国仍以生产酸性球团矿为主。

球团矿是一种高效的造块方法，球团矿无论是在高炉、转炉或电炉中都能使用。

其主要优点如下：

●适于进行大规模生产；

●球团矿呈球形，粒度均匀，从而保证了在高炉中料柱的良好透气性；

●球团矿的还原性好；

●球团矿在运输和多次转运和条件下破碎很少，可以露天存放。

根据高炉生产的理论和实践，对入炉原料的基本要求有如下几点：

●品位高、杂质少、化学成分稳定

●强度好、粉末少、粒度均匀

●易还原、粉化少、高温性能好

球团矿是一种理想的高炉精料，主要表现在：

●铁品位高、有害元素少

●生产球团矿能扩大冶炼含铁原料的来源

●生产球团矿能扩大冶炼燃料的来源

总之，生产球团矿可以根据各种矿石原料的性质，采用不同的球团法和各种技术措施，人为地改善入炉原料的各种性质，为高炉冶炼提供粒度均匀、成份稳定、物理化学特性以及冶金性能良好的精料，使其最大限度地满足冶炼的要求，大大地强化冶炼过程。

1.2.2球团生产工艺

原料系统把精矿粉和膨润土送入配料间和膨润土配料矿槽。

精矿粉和膨润土通过电子称在配料室按一定比例进行集中配料，由胶带运输机送至干燥机进行干燥混匀，将混合料充分混匀并控制其水份在8％以下，送入润磨系统，分料后由皮带机送至竖炉系统的圆盘造球机进行造球。

具有一定强度和粒径的生球由皮带机送至生球圆辊筛分机进行筛分，小于等于6mm、大于等于18mm粒径的小球和粉末由返矿皮带机送至造球机重新造球，筛上生球经皮带称计量后由皮带机送至竖炉间，由梭式布料小车均匀布入竖炉内。

生球在炉内经过干燥、预热、焙烧、均热和冷却等过程变成成品，由振动给料机排放到链板机上，然后通过成品筛分机进行筛分，粒径6mm的成品球团矿通过胶带运输机经计量后送入成品系统，粒径5mm以下的小球和碎块由皮带机送到返矿槽。

流程图详见下图：

图1.1球团生产工艺流程图

1.3本课题主要内容

本文共分为四章，主要介绍球团生产线中上料供料系统的PLC控制系统设计。

第一章主要介绍了球团的生产工艺；

第二章主要介绍了球团生产线供料系统PLC的硬件设计；

第三章简要介绍了STEP7及PLCSIM软件的应用；

第四章介绍了球团生产线供料系统PLC的软件设计包括控制流程、I/O表及具体的程序分析和调试过程；

最后对全文进行了总结。

2PLC控制系统设计

2.1可编程控制器简介

2.1.1可编程控制器的基本结构

PLC专为工业场合设计，采用了典型的计算机结构，主要是由CPU模块、编程器、电源、存储器和专门设计的输入输出接口电路等组成。

1．CPU模块

CPU模块是PLC的核心，每套PLC至少有一个CPU模块，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集现场输入装置的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。

2．存储器

虽然各种PLC的CPU的最大寻址空间各不相同，但是根据PLC的工作原理，其存储空间一般包括以下三个区域：

（1）系统程序存储区；

（2）系统RAM存储区（包括I/O映像区和系统软件设备等）；

（3）用户程序存储区。

3．输入/输出模块

I/O模块是PLC与外部电器回路的接口，I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入寄存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。

PLC输入接口的输入设备一般是各种开关、按钮、传感器触点等；

PLC的输出接口与被控对象相连，一般是接触器、电磁阀、指示灯等。

I/O模块分为数字量输入、数字量输出、模拟量输入、模拟量输出等模块。

4．电源模块

PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源，同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。

电源输入类型有：

交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VAC）。

5．底板或机架

大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：

电气上，实现个模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块；

机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。

6．可编程控制器系统的其它设备。

2.1.2可编程控制器的工作原理

其工作原理主要分为三个阶段：

输入采样阶段——用户程序执行阶段——输出刷新阶段。

第一阶段，PLC以扫描方式读入所有输入状态和数据，存入I/O印象区的相应单元；

第二阶段，PLC总是按照从上到下的顺序依次扫描用户程序。

在扫描每一条梯形图时，按照先左后右、先上后下的顺序对控制线路进行逻辑运算。

然后根据这个结果刷新I/O印象区的状态，排在下面的梯形图，被刷新的逻辑线圈在下个扫描周期才对排在上面的程序起作用；

第三阶段，输出印象寄存器中存放的是1，对应继电器的常开触点闭合，输出印象寄存器中存放的是0,对应继电器的常开触点断开。

第二阶段和第三阶段即使输入状态和数据发生变化，I/O印象区中对应单元的状态和数据不会改变。

2.2S7-300系列PLC简介

S7-300属于模块式PLC，主要由机架、CPU模块、功能模块、接口模块、通信处理器、电源模块和编程设备组成。

S7-300的CPU上带有一个编程接口，使用西门子的MPI（Multi-pointInterface）通信协议，因此S7-3