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做座太钢一钢厂电炉计算机控制系统

发布时间:2021-10-15 06:06:27 阅读: 来源:钢格栅板厂家

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年代末引进并与国内知名院校、企业及质检中心构成了长时间友好的合作关系的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:

(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作。

电极调节控制系统根据变压

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