1 前 言
2003年前莱钢高炉的最大容积是750m3，采用料车上料，本项目中高炉容积是1880m3，采用主皮带上料，槽下焦炭或烧结经槽下成品带直接到上料主皮带，槽下成品带长139米，主皮带长436米，所以槽下焦炭或烧结需经过570多米长的皮带到炉顶，这在国内是非常罕见的，上料自动控制相对复杂化。国内同类型大高炉一般在槽下设置中间斗，主皮带的长度一般在200-300米左右，这种高炉槽下备料和放料是互相独立的，一般是当主皮带上的料进入炉顶且准备布料时，槽下已备好料的中间斗才开始放料，所以上料控制就相对的简单。
2 智能控制
2.01 面向对象编程在主皮带启停控制中的应用
上料主皮带有4台10KV的高压电机驱动，4台电机按顺序启动，平时4台电机同时工作，事故时允许3台电机工作。每台高压电机配有直流10KV的电流测控保护装置和380V的抱闸电机。同时，主皮带还配有低压控制回路，此回路除了延时松抱闸外，还监测主皮带的故障如：撕裂、打滑、重跑偏、轻跑偏、拉绳、拉紧等故障。
从矿槽监控画面点击“主皮带启动”按钮之后，则程序先启动四台电机的润滑泵，润滑泵油压正常且报警时间到后电机间隔2秒相继启动。当主皮带有停机故障、电气回路有跳闸现象、电机启动超时等情况时，则停止主皮带运行。
在程序的编制过程中，对主皮带启动我们采用面向对象的编程思路，启动功能块是完全独立的，并可进行移植。功能块有四个输入口，分别对应四台电机的启动顺序输入号，同时功能块有一个输出口，对应当前需启动的电机号。启动功能块不管电机是四台工作还是其中的某三台工作，它只采集四个输入口数据即可完成启动。功能块有较大的灵活性、适应性。
2.02自动跟踪式技术在焦丁回收入炉中的应用
焦炭在槽下经两级分筛后，分筛的焦丁进入焦丁称量斗，焦丁称量斗与烧结称量斗并排位于成品带K1的上方，焦丁称量斗离主皮带较近。控制的原则是焦丁均匀洒在烧结料流的中间位置。程序采用自动跟踪技术对烧结矿的料头进行记忆并跟踪，跟踪料头到焦丁斗下方延时后焦丁可开始放料，从而达到控制的目的。
2.03槽下配料控制
槽下未设中间称量斗，槽下料流经K1、K2皮带直接到主皮带，槽下配料的方式直接影响上料速度，为尽可能快的提高上料速度，我们确定了三种配料方式：同排、正排、反排。
同排配料即本料批中所有选中的斗不论远近同时放料。其优点是配料时间短、控制简单，缺点是不但料流间断而且皮带负载重，容易洒落。
正排配料即根据料单的填写，靠近主皮带的斗先放料，第一个斗放完后，第二个斗开始放，这种配料顺序不能避免在同一料批内有料流间断的情况，且放料时间长。经投运使用情况看焦炭料批可选择正排配料顺序。
反排配料是最常用的配料方式，不但实现了本料批内料流的连续性，而且实现了球团均匀的洒在烧结矿表面上的复杂控制。一方面避免了球团从主皮带上滚落现象，一方面使球团和烧结在炉内更加混匀。放料的基本原则是远离主皮带的斗先放料。程序对烧结矿的料头和料尾分别跟踪，对球团矿只跟踪其料头。如第一斗是烧结矿，当烧结矿的料尾到达其它烧结矿斗下方时，其它烧结矿斗开始放料，当烧结矿的料头到达球团斗的下方时，球团斗开始放料。如第一斗是球团矿，当球团矿的料头到达烧结矿斗下方时，烧结矿斗开始放料。这种配料方式把正排时间的120S缩短为40S,具有很好的推广价值。
2.04料流模型模拟、控制料流
据我们考察国内同类型高炉一般在槽下设置中间斗，且主皮带的长度一般在200-300米左右，这种高炉槽下备料和放料是互相独立的，一般是当主皮带上的料进入炉顶且准备布料时，槽下已备好料的中间斗才开始放料，所以上料控制就相对的简单。
而本次设计主皮带长436米，且槽下未设中间斗。槽下称量斗中的料一旦放到成品带上就意味着无法控制，如炉顶出现异常情况，则需停止上料主皮带和槽下成品带。主皮带加上成品带长约570米，这在国内是非常罕见的。槽下配料不可能等到570米长的皮带上没料了(进入炉顶受料斗)才开始放料，而且料流到主皮带C点时，需判断炉顶受料斗的情况，如受料斗未空或上料闸未关好，则须停止主皮带。所以程序应首先判断出料流的位置。
在本次设计中，我们通过深入探讨和思考，设计用料流模型控制料流，且料流模型适合于槽下不同的配料方式，在料流模型中，主要采用了如下计数：主皮带上料循环计数、主皮带料头计数、主皮带料尾计数。
“主皮带上料循环计数”是为了控制主皮带上在同一时间段有多个料流而设计的，根据理论计算，主皮带上一般不会超过三批料，所以在料流模型中把“主皮带上料循环计数”最大设置为3，初始值设置为0。
“主皮带料头计数”和“主皮带料尾计数”是为了确定料流模型的料头和料尾而设计的。“主皮带料头计数”是对本料批内称量斗的个数进行统计，槽下配料时，模型对每个放料称量斗的料头和料尾进行记忆并跟踪，当第一个斗的料头到达主皮带时，“主皮带上料循环计数”进位为1，且料流模型发出料流到主皮带信号，然后模拟料流开始向前移动。当料流模型跟踪称量斗料尾到主皮带时，“主皮带料尾计数”就进位1，当“主皮带料尾计数”=“主皮带料头计数”时，料流模型发出料尾到主皮带信号，则本料批料流作为一个定长向前移动。
当程序根据模型及配料条件发出“允许槽下配料”信号后，槽下下一料批又开始放料，当称量斗料头到主皮带时，“主皮带上料循环计数”进位为2，则本料批料流作为第二个模型料流向前移动。当本料批料尾到主皮带后，料流模型同样保持一个定长向前移动。依次类推，当“主皮带上料循环计数”进位为4时复位为1，模型重新开始模拟。
当槽下成品带因故障等原因停机时，则称量斗料头、料尾的跟踪相应停止，如此时模拟料流已到主皮带，则料流会随着主皮带继续向前移动，只不过料流的长度会拉长，直到成品带重新启动。当主皮带因故障停机时，主皮带上的料流模型同样停止模拟，称量斗料头、料尾的跟踪也因成品带的停止而停止，当皮带启动后，模型继续进行模拟和跟踪。
2.05图像识别控制功能的设计
主皮带上有A、B、C三个监测点，A点距主皮带尾2.5米，B点距主皮带尾9.5米，分别是成品带K1、K2的落料点。C点距主皮带头20米，作为检查炉顶设备紧急停主皮带用。这三个监测点设计均为挡板式，据考察这种监测方式不可靠。于是，我们在B点、C点分别设计安装了图像识别系统，一是为了调试料流模型，二是方便生产。
在试生产时根据图像识别修正模型跟踪称量斗的料头、料尾的参数，并修正料流模拟运行的速度，从而料流模型得以更加完善、准确。
2.07复杂性分析控制技术在槽下配料控制中的应用
在同类型高炉中，上料主皮带一般在200-300米左右，且槽下一般设中间称量斗，所以槽下称量斗配料的触发条件相对就简单。在本座高炉特殊的工艺设计前提下，为了适应炉顶设备各种运行状况，我们运用复杂性分析控制技术，设计如下槽下配料触发条件：
① 炉顶受料斗空且上密关好
② 炉顶受料斗空
③ 炉顶料罐空且下密关好
④ 炉顶料罐空
⑤ 炉顶下密开好
⑥ 探尺到料线
⑦ 上料批结束后延时时间到
配料条件决定着高炉上料速度，程序运用数学模型计算，并经逻辑判断称量斗配料的边界条件是否满足。在数学模型中设计了槽下放料料批计数、炉顶受料斗上料料批计数、炉顶料罐布料料批计数。把炉顶受料斗空且上密关好和炉顶受料斗空作为称量斗放料条件，前提是整条皮带上没有料批;把炉顶料罐空且下密关好和炉顶料罐空作为称量斗放料条件，前提是从槽下成品带到炉顶受料斗最多只能有一批料;把炉顶下密开好和探尺到料线作为称量斗放料条件，前提是从槽下成品带到炉顶料罐最多只能有两批料。
2.06 FIFO式料型控制模型
因槽下料批不是等到上一料批到达受料斗后，再放下一料批。主皮带上经常同时存在两批料的情况，这样往受料斗内放料的料型就难以确定。考虑到这种现象，程序采用FIFO堆栈的方法设计了一存储区域对已上料料批的料型进行存储，设计了“主皮带上料循环周期计数”和“主皮带C点上料周期计数”，为配合料流模型模拟料批数，两个计数最大设置为4。“主皮带上料循环周期计数”作为存储料型的指针，当料流模型模拟料流到主皮带C点时，“主皮带C点上料周期计数”作为取数指针从堆栈中取出相应料型，并通过透明工厂I/O SCANNER传给炉顶，炉顶程序进行保存，并随着受料斗的放料传送到料罐，然后炉顶根据料型进行布料。
2.07上料主皮带故障自诊断系统
当出现主皮带打滑、撕裂、重跑偏、拉绳、电机保护跳闸等监测故障或程序判断出主皮带运行或启动过程中出现驱动电机断路器、抱闸电机断路器、接触器掉电等故障或启动当前电机超过2s后还未接收到电机断路器和闸信号，则停止运行上料主皮带。
