PLC在转炉副枪控制中的应用

2014-11-26成少强朱美玲董志义

科技与创新 2014年20期

关键词：炼钢

成少强+朱美玲+董志义

摘要：随着工业控制技术的不断发展，PLC工业控制系统为各式各样的自动化控制设备提供了可靠的控制应用。在具体实践中，采用S7-400中央处理器和PROFIBUS DP通讯协议，并利用现场电气检测元件为PLC REMOTE I/O提供的检测信号，可达到顺序控制副枪系统的目的。通过介绍PLC工业控制系统，阐述了PLC在转炉副枪控制中的应用特点。

关键词：PLC系统；副枪工控技术；炼钢；自动运行

中图分类号：TF345 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）20-0026-01

副枪是转炉炼钢生产中重要的固定设备之一，它不仅替代了生产过程中手动测温、定碳、取样等环节，缩短了炼钢过程中测量、取样的时间，还促使副枪快速穿梭于转炉中卷扬系统和安装探头的机械手及其他辅助设备之间。

采用可编程控制器（PLC）作为核心控制器，可通过变频器为副枪提供上升和下降的功能，冷却水系统为副枪提供保护，在副枪的枪体内安装测量线路，并由副枪的机械手将测量用的探头安装在副枪上。探头通过测量补偿导线将测量信号传送至二次表，由二次表将这些信号处理成温度值、碳含量、氧电势等我们需要的数据，并将这些数据传送至二级系统，二级系统可利用数据控制炼钢质量。此外，通过二级系统可计算得出炼钢需要多少氧气和燃料。

1 系统的控制结构

该控制系统由PLC系统和中央管理工作站组成，采用PLC及其远程I/O和触摸屏OP，HMI采用工业级计算机，系统配置了通讯设备附件，比如OLM、计算机网卡等，可实现副枪系统的全自动运行。该系统的控制结构如图1所示。

通过PLC系统和触摸屏可以在现场控制系统、执行命令和显示副枪的状态信息。HMI人机界面可提供信息、状态和操作远程管理，其中包含PLC和触摸屏的信息通讯。PLC为整个系统的核心，其编制的程序可作为自动化控制的手段。整个副枪系统包括卷扬系统、冷却水系统、机械手系统和测量系统等。控制设备和器件包括升降小车、垂直轨道、横移轨道、变频器、电机、传感检测元件、电动阀和测温表等。

PLC容易与工业控制系统连成一个整体，从而具备扩展功能。其接口简单，可与现场检测元件快速连接，且电缆敷设量小，特别适用于炼钢厂等高温粉尘环境。此外，PLC还具备故障率低、可靠性高等优点。

2 PLC在副枪系统顺序控制中的运用

2.1 顺控过程

顺控自动操作过程为：副枪探头自动从探头箱内伸出→将探头提升至翻转臂→翻转臂将探头从水平方向转为垂直方向→横移臂将翻转臂上的探头运送至副枪的正下方→副枪自动下降到指定位置并完成探头的安装→横移臂撤回至等待位→副枪自动下枪测量→完成测量后副枪提升至特定位置→横移臂移动到副枪正下方→横移机械手自动抓住探头→副枪向上提至指定位置→横移臂将拔出的探头移动至抛弃位并扔下→横移臂回到起始位置。该自动控制属于顺序控制系统，每一步顺序控制按照操作副枪流程的要求和副枪配套的机电设备的特点设定和运行。

2.2 PLC程序软件设计

按照设备和I/O定义规划程序构架，并根据副枪系统的工艺要求分块程序（比如FC、FB、DB和OB等）；合理利用PLC系统软件中的指令（比如移动、时间、寻址等）定义RI/O的信号名称，并利用系统软件提供的方法编写各个程序块；通过硬件RI/O打点测试、软件调试、单体试车、系统总调等调试不断完善和修改程序；进行冷试车和热负荷试车。值得注意的是，分块结构的程序要根据副枪的工艺特点分成多个简单的、规模较小的控制任务，使每一个任务对应一个子程序块，并在子程序中编制PLC控制程序，最后由一个主程序统一管理，以备调用。

3 结束语

该系统主要以西门子S7-400为中心处理器，达到了顺序控制副枪系统的目的。在传统的测量方法中，需要停止吹炼以摇平转炉，并手动测温，完毕后再摇正转炉继续吹炼。采用上副枪测量后，不用停止吹炼就可以测量炉内钢水的成分和温度，每炉钢的冶炼时间也缩短了7～8 min，从而提高了转炉的产量。

参考文献

[1]崔坚.西门子工业网络通信指南[M].北京：机械工业出版社，2005.