精炼炉过程生产自动化信息集成系统的设计

邹刚

【摘 要】本文通过对精炼炉过程中生产自动化和信息集成系统的技术方面的讲解，着重展现了自动化和信息化在工艺设备的精炼冶炼中的作用。

【关键词】电气自动化；控制系统；系统功能

0 前言

在我国，钢材产量大是一大优势。然而通过对精炼炉过程中生产自动化和信息集成系统设计的具体技术运用，企业可以实时接收生产计划，并且按照计划动态组织生产，在对精炼炉生产进行实时的数据跟踪下，可以计算出冶金模型，从而使作业过程高效而准确，也体现出自动化和信息技术在未来铁合金行业发展中的重要作用。

1 精炼炉过程的自动控制设备

1.1 基础自动化控制系统特点

精炼炉本体部分控制用PLC系统的功能，主要包括钢包精炼炉高压供电主回路状态监控、炉用变压器系统状态监控、液压系统监视及控制还有钢水搅拌系统控制这几部分。主要负责各调节阀的开度流量还有压力调节和监视，测温取样系统控制包括测温取样系统电液推杆的动作，钢水罐车的监视控制包括钢水罐车定位脉冲检测，炉盖的升降及烟道调节阀的开度控制，烟道调节阀开关及开度调节与炉子工况的联锁控制。合金及渣料系统PLC主要功能包括合金及渣料上料系统的控制，合金及渣料配料系统主要完成为满足合金及渣料的精确配比，合金投料系统将配比好的合金及渣料投入精炼炉，完成对相关振动给料机的起停以及相关除尘电动阀的开关联锁控制，水处理系统是完成水泵起停和阀门开关的重要联锁，喂丝系统使完成喂丝系统喂线和退线等动作，这种系统的特点是PLC5/80C系列的CPU在当时实现热备用比较困难，导致这种系统就变得复杂起来，钢包运输台车的定位和测温取样枪的定位都是采用的编码器，LF炉消耗电能的记录是在主PLC中进行的，电能累计在增加的SLC500CPU中完成后传送给主PLC。

1.2 精炼炉自动控制设备分析

RH系统装置是一种二次精炼的生产装置，为了防止高温钢水流过时烧穿真空槽，就需要生产优质的钢水，并且在生产装置真空槽内内置耐火材料，并且在真空槽两侧下浸渍管内壁也运用耐火材料，真空槽上的热弯管，是为了将真空槽炉内抽掉的高温气体排出，这种工作原理是处理钢水时，将浸渍管浸入钢水包中，然后再用真空泵直接抽走槽内的气体，这样做的目的是用于减小槽内钢水表面的大气压，从而趋使钢水由浸渍管流入到真空槽内，真空槽都是由两部分组成的，上升管用于将氩气不断的吹入到真空环流系统中正在处理的钢水，这样就会形成与下降管相比较高的静压差，从而完成一次钢水的循环流动。真空槽环流气体控制分为两种，分别是脱气处理和非脱气处理，前一种通过浸渍管不断送入一些不活跃气体，从而驱动钢水在真空槽内的环形流动，而第二种是通过氮气的保护作用，对于不同的钢种冶炼种类中的不同生产工艺流程阶段会选用不同的环流气体流量作用于真空槽内。

1.3 精炼炉自动控制系统的分类

精炼炉自动控制系统的分类大体包括这几种，自动化控制系统和过程控制系统，还有炉体PLC控制系统，基础自动化控制系统包括电控和仪控两部分，是为了实现电气自动控制和仪表自动控制等功能，它是通过工业以太网实现与精炼炉除尘设备及合金加料设备基础自动化系统之间的连网通讯，过程控制系统包括了生产作业计划生成协调和数据的收集和整理等，过程控制计算机系统从基础自动化系统采集精炼炉生产作业过程中设备、工艺操作等的状态数据及消耗数据，在进行处理后存入生产、冶金及能源介质数据库，从而方便了数据的存储、查询和修改等操作。精炼炉本体PLC系统主要完成采集过程变量、系统状态，进行数据处理、逻辑判断、闭环控制信号计算，输出系统状态、动作命令或及控制信号，最后完成炉子的动作及显示。

2 精炼炉自动控制系统的信息化设计

2.1 精炼炉自动化过程控制计算机系统

过程计算机的系统组成主要是过程服务器计算机和终端计算机及网路设备组成。这种计算机主要完成的是生产计划和生产数据的管理，通过设定值和采集生产过程数据，来进行数学模型的运算，并且运用功能描述数据储存与管理，来实现对数据的创建和访问。还有数据库维护等方面，对工厂内部的各种作业标准信息、制造标准信息进行管理，同时还具有对标准信息的新增修改和删除的功能，并提供画面显示，以便为操作工提供必要的指导。这种过程控制计算机系统对基本信息资料的管理主要有资料名称、资料代码、堆比重、主要成分信息等，在这种分层管理模式下，计算机制定制造命令和出钢计划，接受生产指令和计划，进行储存并随时管理。同时还包括其他工位运转状况与实绩信息的收集，其中包括整个炼钢区域内的各个工位的运转状况信息以供精炼操作人员参考，这些信息对于精炼操作人员都是重要的参考数据。

2.2 精炼炉过程自动化系统的数据通讯设计

由于精炼炉过程自动化系统的实时数据来源于一级基础自动化系统，在过程自动化系统下产生的过程优化和模型计算数据也必须下传到基础自动化系统进行直接的生产控制，所以目前OPC技术是工业控制界比较先进的处理技术，他的高效运行可以解决精炼炉过程中的数据通讯。目前，一般采用OPC技术设计通讯系统，不仅可以为用户还可以为硬件制造商和软件开发商同时提供巨大的利益。由于这个系统可以很方便的修改和升级，只需要增加一个数据，就可以使所有软件与它进行数据互交，并且OPC规范以OLE为技术基础，因此，可以将各个子系统从物理上分开，并将其分布在网络的不同节点。由于OPC实现了远程调用，将应用程序与系统硬件隔离，从而实现了系统应用范围的扩大。

2.3 精炼炉自动控制系统的功能

利用计算机实现了控制数据的自动采集是取代了传统的手工信息采集和控制，他实现了设备的逻辑连锁控制；从而明显地提高着精炼炉的品质，还为增产增效做出了巨大的贡献，并且还为信息反馈的人工服务节省了大量的资源。对于精炼炉系统的电气设备，比如说交流接触器、变频器等，他们的控制对象一般都为高压开关状态监测及故障信号检测；这种控制系统可以实现在主控室和现场操作箱的两地操作控制，同时还可以实现渣水冷却器工作状态的检测，对于对于炉盖与电极之间，既防止了工人的误操作，也极大地减轻了工人的劳动强度，是一举两得的事情；而对于电极调节运用了多冲量的自动调节，在他的机械设计上，一般采用3根直线排列炉顶电极，其中1根作为起弧电极一阴极，置于钢包炉中心部位；另两根分别排列于起弧电极的两侧并插人炉渣，作为回路电极。这样做是为了保持电弧居，从而防止了偏弧现象的发生。

3 结语

在精炼炉的生产过程中，通过自动化和信息化的结合，系统全面地整理了自动化网络控制的设计技术，对精炼炉进行动态生产管理，实现了操作过程优化，减少人工操作误差，同时提高了作业效率，降低了生产成本和管理成本，这是生产发展的需求，也是企业未来发展的走向，所以企业只有将现代化的技术融入生产中，才能更快的改善产能，实现计算全自动控制提高了企业的整体效益，从而增加竞争力，达到现代化和信息化的生产水平。

【参考文献】

[1]要彩虹，崔桂梅.钢包精炼炉自动化控制系统[J].内蒙古科技与经济，2014（03）：74-75.

[2]马永新.浅谈精炼炉车间自动化系统的应用[J].科技专论，2013（06）：296.

[3]高朋.精炼炉过程生产自动化信息集成系统的设计[D].西安：西安理工大学，2008.

[责任编辑：王楠]