1 概述
轉(zhuǎn)爐是煉鋼生產(chǎn)的主要設(shè)備,其生產(chǎn)過程中的諸多工藝參數(shù)和設(shè)備運行參數(shù),例如氧氣壓力,濺渣護爐的氮氣壓力,氧槍冷卻水的壓力及流量,氧槍冷卻水的進水和回水溫度,濺渣護爐的氮氣壓力等等是生產(chǎn)正常進行的重要參考依據(jù),而氧槍和轉(zhuǎn)爐傾動驅(qū)動的電動機溫升及運行電流等等運行參數(shù)正常與否,直接關(guān)系著設(shè)備能否安全運行，
PLC在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中的應(yīng)用
。幾十年來,隨著自動化技術(shù)、計算機科學(xué)、控制論等的發(fā)展及其對冶金工業(yè)的不斷滲透, 使得人們把轉(zhuǎn)爐煉鋼的操作任務(wù),部分或全部地交給PLC和計算機去完成的想法正在變成現(xiàn)實。2 工業(yè)自動控制的一般步驟
要實現(xiàn)對一個工業(yè)過程的自動控制, 一般要經(jīng)過數(shù)據(jù)采集、計算機軌跡計算包括專家系統(tǒng)推理以及發(fā)出控制指令對控制儀表進行反饋控制等三個步驟, 見圖1。
三個步驟都具備時, 即可實現(xiàn)動態(tài)控制, 否則只能作為靜態(tài)控制。而靜態(tài)控制中, 如果缺少第一步,則需人工從計算機終端將有關(guān)數(shù)據(jù)或控制參數(shù)輸入計算機, 而后進行開環(huán)控制, 這種方式稱為控制臺輸入方式。如果沒有第三步, 則稱為具有數(shù)據(jù)采集功能的離線控制方式。如果只有第二步, 則稱為計算機離線控制方式或離線咨詢、預(yù)報方式。一個工業(yè)對象的過程控制邏輯框圖如圖2所示。
3 系統(tǒng)組成與功能
唐山中厚板公司轉(zhuǎn)爐車間由2 臺120T轉(zhuǎn)爐、2臺LF爐、2 臺連鑄機組成.
3.1 系統(tǒng)硬件組成
2座轉(zhuǎn)爐配置相同. 每座轉(zhuǎn)爐采用6臺研華IPC - 610 工控機, 5套德國Siemens S7 -400 PLC 處理現(xiàn)場信號換算. 轉(zhuǎn)爐氧槍槍位測量: 采用日本OMRON 旋轉(zhuǎn)編碼器, 以A 相脈沖輸出計算出放氧槍時的直線位移從而算出氧槍槍位位置, 同樣以B 相脈沖輸出計算出收氧槍時的槍位變化, 通過接近開關(guān)校正. 轉(zhuǎn)爐的傾角測量采用日本OMRON 旋轉(zhuǎn)編碼器進行現(xiàn)場檢測,將編碼器的脈沖信號實時換算成混鐵爐的傾角。
3.2 系統(tǒng)軟件組成
包括PLC監(jiān)控軟件WINCC 6.0和組態(tài)軟件SIMENS STEP7V5.4 兩份應(yīng)用軟件預(yù)裝主控室工控機,實現(xiàn)PLC運行程序的編程、監(jiān)控、調(diào)試和工藝流程組態(tài)及異常情況報警。PLC運行程序?qū)儆谔厥獾目刂栖浖?存儲于PLC專用的存儲卡和CPU模塊的存儲器內(nèi),存儲卡儲存的運行程序作為CPU模塊RAM存儲器的在線熱備。
3.3 系統(tǒng)功能
(1) 采集到的參數(shù)進行模擬流程顯示.
(2) 關(guān)鍵參數(shù)具有歷史記錄, 記錄時間為1 年, 并且有曲線圖可方便用戶查看1年內(nèi)任意時刻的數(shù)值.
(3) 系統(tǒng)故障具有自診斷功能.
(4) 實現(xiàn)煉鋼的計算機智能控制. 自動測量廢鋼重量及判別加入爐齡; 自動測量鋼水重量及判別鋼水去向;對數(shù)據(jù)進行綜合分析, 指導(dǎo)爐前操作, 達到智能控制的目的. 自動分析、計算各種渣料的加入量及加入時間、氧槍槍位及氧氣流量壓力操作.
(5) 為管理提供考核數(shù)據(jù)和各種報表
(6) 實現(xiàn)計算機聯(lián)網(wǎng), 在廠部可在線查看、修改各機運行參數(shù).
(7) 對生產(chǎn)過程非正常狀況能按廠家要求進行報警及記錄.
3.4系統(tǒng)特點
(1) 用基于PLC自動化控制的機理分析方法建立煉鋼過程數(shù)學(xué)模型, 采用最優(yōu)控制算法實現(xiàn)智能控制.
(2) 采用大型數(shù)據(jù)庫與桌面型數(shù)據(jù)庫相互備份方式, 確保數(shù)據(jù)正確、可靠.
(3) 采用無線發(fā)射、接收系統(tǒng)進行行車定位, 使計算機能自動確定原材料和產(chǎn)品的來源和去向.
(4) 采用現(xiàn)場總線網(wǎng)和以太網(wǎng)兩層網(wǎng)絡(luò), 實時數(shù)據(jù)庫與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的信息共享, 為實現(xiàn)全廠計算機集成制造系統(tǒng)打下基礎(chǔ).
3.5 PLC技術(shù)在煉鋼自動化的應(yīng)用
開關(guān)量連鎖控制是系統(tǒng)傳動控制的實現(xiàn)基礎(chǔ)，
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《PLC在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中的應(yīng)用》(http://m.clearvueentertainment.com)。將分布于設(shè)備本體各處的諸多檢測開關(guān)器件信號采集到開關(guān)量輸入模塊,通過編程,由開關(guān)量輸出模塊輸出,控制相關(guān)的繼電器或變頻器控制端子,實現(xiàn)設(shè)備傳動。工藝和電控參數(shù)等模擬量由A/D模塊采集,經(jīng)過CPU計算判斷,輸出相應(yīng)報警顯示和控制信號。3.5.1 開關(guān)量的邏輯連鎖控制功能
為保證氧槍升降及轉(zhuǎn)爐前后傾動設(shè)備的安全運行,只有在轉(zhuǎn)臺旋入冶煉位后,即轉(zhuǎn)爐處于零位時,方可允許氧槍下降操作,為防止誤操作,氧槍降得過低,碰傷爐體損壞氧槍,設(shè)置下限開關(guān)。為檢修及更換氧槍方便,氧槍行程下限、轉(zhuǎn)爐零位開關(guān)、轉(zhuǎn)臺旋入開關(guān)都增設(shè)了專用解鎖開關(guān),以便檢修時按需操作。氧槍的提升, 由上限和超高限位,兩限位限制其提升行程。同樣出于為方便檢修工作的考慮,配有解鎖手動開關(guān)。此外氧槍的升降控制在PLC運行程序上相互間有互鎖。因為氧槍升降為交流接觸器控制,正常冶煉時,其動作轉(zhuǎn)換頻繁�？紤]到PLC外部執(zhí)行器件的動作延時,為彌補氧槍升降操作臺手動自復(fù)位轉(zhuǎn)換開關(guān)的零位停頓時間不足,將導(dǎo)致升降接觸器同時吸合,造成電氣短路事故。特通過檢測兩接觸器的返回復(fù)位信號,經(jīng)過延時,再行升降動作轉(zhuǎn)換。為保障冶煉工作安全進行,防止損壞設(shè)備,氧槍設(shè)備對其他設(shè)備的傳動控制系統(tǒng)還有一些連鎖信號。
3.5.2 系統(tǒng)參數(shù)實時檢測及其控制功能實現(xiàn)
(1) 工藝參數(shù)的控制要求
首先,氧槍下降,氧氣切斷閥門正常打開,轉(zhuǎn)爐煉鋼得以正常進行。否則,氧槍下降后,氧氣切斷閥門不能正常開啟或開啟后突然關(guān)斷,將造成槍頭回火或粘鋼,導(dǎo)致氧槍使用壽命降低甚至損壞。因此氧氣切斷閥門的正常開啟還關(guān)系著氧槍設(shè)備的安全問題。氧槍的氧氣控制閥為壓縮空氣操作介質(zhì),檢測壓縮空氣壓力和氧氣壓力是否正常,就成為能否正常通氧冶煉的關(guān)鍵。
(2) 工藝參數(shù)的實時檢測及其控制功能的實現(xiàn)
操作氮氣壓力、氧氣壓力、氧槍進水壓力、氧槍冷卻水流量4個工藝參數(shù),采用相應(yīng)壓力和流量傳感器檢測,輸出4～20 mA電流信號采集進入模擬量輸入模塊, 將工藝要求的4路參數(shù)的上限和下限數(shù)值預(yù)置到程序中,調(diào)用比較指令等完成工況參數(shù)的判斷,并輸出相關(guān)的控制和報警信號。
4 結(jié)語
通過對SIMENS公司的400 PLC在煉鋼自動化的應(yīng)用開發(fā),尤其是實時檢測生產(chǎn)工藝和電控系統(tǒng)兩大參數(shù)群,判斷處理決策控制,結(jié)合開關(guān)量邏輯控制功能和運行程序的在線熱備技術(shù),豐富的報警顯示及提醒功能,使得煉鋼自動化系統(tǒng)具備故障自檢、智能控制和一定的故障應(yīng)對能力。經(jīng)實踐運行,不僅實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐設(shè)備的零故障運行,而且設(shè)備的使用壽命大幅提高,經(jīng)濟效益十分顯著。
參考文獻
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