太钢一钢厂电炉计算机控制系统0压力控制

太钢一钢厂电炉计算机控制系统

太钢一钢厂电炉计算机控制系统 2011年12月09日 来源： 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、油氧烧嘴的控制、数据的传输，以及温度、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S7-300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在线调试、诊断。它还通过Profibus-S7网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)能与上位机联网，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S7-300可编程控制器AS1、AS2、AS3，Profibus-S7及Profibus-DP网，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网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网络通信卡CP-5412实现与PLC的数据共享。　　　　2. PLC　　　　系统采用3台Siemens公司的S7-300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(S7-315-2DP)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(S7-315)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S7-300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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