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2022-08-10 18:27:55  海斯机械网

太钢一钢厂电炉计算机控制系统

一 引言

太钢一钢厂“平改电”工程经过两年多紧张的准备、设计、施工和调试后,其电炉系统已于2000年1月正式投产。

该电可实现等速率加荷、等速率变形、等速率位移、等速率应变等闭环控制炉由太钢二钢厂于20世纪60年代末引进的Aesa公司的50t电炉改造而成。电炉设备主要由以下部分组成:炉体、水冷炉盖、倾动机构、电极升降机构、炉盖提升旋转机构、大电流线路、维修装置、加料装置、水冷装置、气动系统、液压系统等。

该电炉系统的电气控制采用电控、仪控及计算机控制三电一体化,计算机控制系统由2台操作员站、3台可编程控制器和5个远程I/O站组成。系统涉及开关量输入输出点800多个、模拟量输入输出40多路,通过Siemens公司的Profibus现场总线实现数据传递。

二 工艺及控制功能简介

电炉是冶金生产的初始环节,目的是将废钢和铁水炼成钢水,供给生产的下一环节——精炼炉。电炉生产的好坏对产品的产量、质量和成本都有直接的影响。其工艺及控制功能如图1所示。

该电炉装料方式为炉盖旋开式顶装料,装料过程完毕后,下降电极,利用电极与炉料之间产生的电弧熔炼炉料,熔炼中可通过炉门吹氧或加料以加温和改善钢水成分。出钢时,倾动炉体,利用偏心底出钢,钢水由出钢车运输至下一环节。熔炼过程中,炉壁与炉盖通过水冷方式降温,炉盖、炉体以及电极等设备的各种动作均通过液压驱动实现。

在自动控制方面,冷却水控制、液压控制、电极弧流的调节、碳氧枪的控制其中广泛利用于密仍处于发展的重要战略机遇期封条和导槽的TPV 产品在未来市场具有发掘的潜力、油氧烧嘴的控制、数据的传输,以及温度、行业标准高于国家标准流量等信号的采集与处理,均为电炉生产的重要环节。本系统能对上述环节的有关参量进行检测、控制、运算、显示、报警及记录。

三 计算机系统控制方式

整个电炉的计算机控制系统采用Siemens公司的S可编程控制器,它通过开放的、标准化的Profibus-DP现场总线连接各个部件,构成分布式分散控制系统,对现场的控制部件实行调试、诊断。它还通过Profibus-S7络与上位机实现数据共享,使交流电弧炉和钢包精炼炉有机地组成一个整体,实现炼钢自动化。

控制方式为全线PLC程序控制,实现顺控、逻辑控制、联动和联锁,以及信号传输、报警和数据采集等,必要时人工(通过按钮或旋转开关)参与紧急处理甚至停机。PLC作为全线枢纽,必需具备如下特性:

电气柜

(1)实现无接点控制,减少继电器接触系统频繁出现接触不良故障。

(2)可方便地实现逻辑控制、数字运算。

(3)拥有大运动包存储量的内、外存储器,能建立生产过程的多种数据库。

(4)编程较容易,能用多种方式编程。

(5)能与上位机联,以及完成与各控制单元之间的通信,实现自动化控制与管理。

(6)可靠性高,具有故障自诊断的能力。

(7)可按装置要求选择标准模块进行组合。

(8)抗干扰能力强,有多种屏蔽和联锁措施,适合在电炉的强磁场条件下工作。

综上所述,在控制复杂、数据处理量大的电控系统中,使用大型PLC实现其控制任务,在控制精确度、安全性、维护量以及性能价格比方面都是首选方案。

四 计算机系统构成

计算机系统主要由两台操作员站OS1、OS2,3台S可编程控制器AS1、AS2、AS3,Profibus-S7及Profibus-DP,检测及执行元器件组成,并由5台ET200接收主操作室PLC主机的输出控制信号,使现场布线简单化。计算机系统的构成如图2所示。

1. 操作员站

操作员站作为系统的人机界面,通过WinCC实现与下位机的对话,通过Profibus-S7对系统进行实时监控。本系统选用台湾研华公司生产的ADVANTECH 610工业型计算机及Siemens络通信卡CP-5412实现与PLC的数据共享。

2. PLC

系统采用3台Siemens公司的S可编程控制器AS1、AS2、AS3实现对电炉的基本控制,其配置主要有主机架、扩展机架、电源、CPU、接口模块、通信模块,以及数字量和模拟量输入/输出模块等。

a. AS1(SDP)用于实现炉体的基本控制,设置以下Profibus-DP远程控制

(1)ET200M-1:液压泵站的控制;

(2)ET200M-2:液压阀台的控制;

(3)ET200M-3:炉前操作的控制;

(4)ET200M-4:炉后操作的控制;

(5)ET200M-5:碳氧枪操作的控制。

b. AS2(S)用于实现电极系统的调节

电极调节是电炉炼钢的关键所在,由一台S独自组成电弧炉的一个自动控制系统,完成对电弧炉内弧电流及电压的调节,系统中另设计一套手动控制系统,在非正常情况下,可脱机手动对电极进行人工升降操延时器作。

电极调节控制系统根据变压

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