摘 要：本设计的题目为“宁波钢铁有限公司高炉槽上小车自动加料设计”。设计的主要内容包括：高炉槽上卸料系统概述；高炉槽上小车自动加料的控制流程设计；高炉槽上小车自动加料的稳定性控制设计；高炉槽上小车自动加料的硬件改造。本设计适应于电厂、钢铁厂、化工厂、制造厂等多个领域的储料仓卸料系统。实用性较强，考虑到是实际工程的应用，因此采用通俗易懂的语言进行阐述。
关键词：自动加料；雷达料位传感器；料线；高炉槽上小车；自动控制
1 高炉槽上卸料系统概述
（1）现有控制方法。远程控制：将小车电气柜门上的选择开关打到远程档，即可使用远程控制模式。中控操作员根据雷达料位计检测到的料仓中的物料高度，将小车移动到某一料仓进行加料。远程控制模式是现有控制方法中的主要控制方法。现场控制：将小车电气柜门上的选择开关打到现场档，即可使用现场控制模式。一般为检修后或特殊情况（如：远程模式故障等）时使用。
（2）小车电气控制系统。小车电气控制系统包括：小车电源及控制电气柜、滑线电缆、小车走行电动机。
2 高炉槽上小车自动加料的控制流程分析
控制流程：（1）通过料位计实时采集各个料仓的料位值；（2）将料位值分层管理，设定料位值优先级；（3）判断有几个料仓需要加料，计算小车当前位置与各个请求加料的料仓之间的距离；（4）让小车去最近的请求仓加料（特殊情况：当前仓也在请求，则小车不移动）。
（1）控制主逻辑料位判断。名词解释：料线——自动对位时，各个料仓进行料位判断的标准料位值。低4料线——自动对位时，有任意一个料仓的料位低于4米。低5料线——自动对位时，有任意一个料仓的料位低于5米。低6料线——自动对位时，有任意一个料仓的料位低于6米。高6料线——自动对位时，所有料仓的料位高于6米。高7.5料线——自动对位时，小车所在料仓的料位高于7.5米。各个料仓通过将自己的料位值与料线进线比较，从而决定是否向小车发出请求加料的信号。
（2）仓位距离的判断。当前仓位——小车当前所在料仓。请求仓位——发出请求信号的料仓。目标仓位——小车加料的料仓。
算法：当前仓位：X 请求仓位：Yn 目标仓位：Z
X-Y1X-Y2……X-Y12取最小值的仓=Z
如有两个相等值则选择小仓。
举例说明：a.如小车在3#仓，现在3#、4#、5#仓均在发出请求加料信号，则X=3，3-33-43-5，得到的值为0、1、2，比较后目标仓为最小值为0的仓。即Z=3，小车在3#仓不动。b.如小车在3#仓，现在4#、5#仓均在发出请求加料信号，则X=3，3-43-5，得到的值为1、2，比较后目标仓为最小值为1的仓。即Z=4，小车开向4#仓。c.如小车在3#仓，现在2#、4#、5#仓均在发出请求加料信号，则X=3，3-23-43-5得到的值为1、1、2，目标仓为比较后最小值为1的仓。但此时目标仓有两个，分别是2#和4#，程序设计有相同距离时选择小仓。即Z=2，小车开向2#仓。
3 高炉槽上小车自动加料的稳定性控制分析
系统的成功与否由可靠性、灵活性和经济性来体现，小车自动加料控制系统要实现生产应用则必须有较高的稳定性，通过对小车控制系统进行观察、分析，我们总结出了对系统稳定性造成影响的各个因素，通过分析各因素，设计出相应的控制对策。即自动加料稳定性设计方案。
（1）料位计故障自动监测与处理。a.料位计料位值突然变大。监测原理：每5秒采集一次当前仓料位计料位值并与上一次采集值比较，两次采集值若大于100则认为是故障情况。处理方法：继续自动加料，同时报警并提示料位计故障类型。b.料位计料位值突然变小。监测原理：每5秒采集一次当前仓料位计料位值并与上一次采集值比较，两次采集值若小于100则认为是故障情况。处理方法：继续自动加料，同时报警并提示料位计故障类型。c.料位计料位值无变化或变化量极小。监测原理：通过料流检测器进行判断是否上料，在上料5分钟后采集一次当前仓料位计料位值并与上一次采集值比较，两次采集值若小于10则认为是故障情况。处理方法：继续自动加料，同时报警并提示料位计故障类型。
（2）限位开关故障自动监测与处理。a.无限位故障（小车停止后，没有限位信号。出现无限位故障后中控操作员就不知道小车现在在几号料仓，同时小车也不能再进行远程操作。）监测原理：小车没有运行信号和限位信号时认为是无限位故障。处理方法：停止自动加料，同时报警并提示无限位故障。b.多限位故障（人机画面上出现两个以上的车位信号，即出现了误信号）。误信号出现在选仓范围以外：监测原理：有两个以上的小车限位信号时认为是多限位故障。处理方法：继续自动加料，同时报警并提示多限位故障。误信号出现在选仓范围以内：监测原理：选仓范围以内有两个以上的小车限位信号时认为是多限位故障。处理方法：停止自动加料，同时报警并提示多限位故障。c.限位失灵故障（小车开向指定仓时没有检测到限位开关，有多种原因可能造成限位失灵故障。如：限位开关损坏、小车上的感应档铁变形或损坏、限位开关松动使开关与档铁感应不到等）。监测原理：小车向南开时检测到任意大于目标仓位的仓位信号（限位开关信号）或小车向北开时检测到任意小于目标仓位的仓位信号（限位开关信号）。则认为是限位失灵故障。处理方法：切除故障仓继续自动加料，同时报警并提示限位失灵故障仓编号。如小车开出选仓范围则让小车立即开回选仓范围以内。
（3）常见电气或机械故障。断路器报警，小车主回路断路器跳闸即报警。过负荷报警，小车主回路热继电器动作即报警。
4 高炉槽上小车自动加料的硬件改造
（1）电缆滑线改造。小车控制系统中电气控制柜与小车走行电动机是使用电缆滑线进行连接的。普通圆电缆容易出现绞缆现象，造成传导滑车卡死，甚至拉坏电缆。经过分析，决定将圆电缆改为扁电缆。施工后1年运行良好。降低滑线故障率。
（2）互检模式的极限限位开关改造。在K206小车7#仓东侧安装一个限位开关，与原有的仓位限位开关组成，双限位互检模式，防止小车开过7#仓造成混料事故。从小车投运至今已出现过的小车冲出两端料仓的故障中，分析发现，多数故障时是极限限位开关或检测档铁的维护不到位而引发的。为了增强小车自动加料系统的稳定性，现改进为互检模式的极限限位开关。
5 结束语
文章设计了宁波钢铁有限公司高炉槽上小车自动加料技术改造方法，这是一次综合设计的考验。
设计中小车的电气控制系统根据原始资料及实际工程应用，通过实地考察和分析，最终改造为扁电缆，通过与工艺人员操作方法进行结合，模拟出核心算法进行了PLC程序设计。
为了保证系统的稳定性，又设计了限位故障保护、雷达料位计保护、常见机电故障保护、互检模式的极限限位开关保护功能。
自动加料的稳定性设计中对不同故障现象进行了分类处理模式，尽可能地优化工艺、生产、设备之间的矛盾，增强了整个系统的稳定性。
通过这次设计，使我把过去所学的专业知识综合的利用起来，把基础知识与工程实际相互结合。进一步提高了自己设计的能力。
参考文献
[1]陈海霞，等.西门子S7-300/400 PLC编程技术及工程应用[M].北京：机械工业出版社，2011，12.
[2]陈跃.电气工程专业毕业设计指南电力系统分册[M].北京：中国水利水电出版社，2003，8.
[3]陈化钢.实用供配电技术手册[M].北京：中国水利电力出版社，2002.
[4]陈化钢.电气设备及其运行[M].合肥：合肥工业大学出版社，2004. [5]汪雄海.供配电技术教程[D].浙江大学电气工程学院，2007.
作者简介：袁伟斌（1982，7-），男，浙江省宁波市人，工作单位：宁波钢铁有限公司，职务：技术员，研究方向：电气。