0 前言

    1989年末木鋼煉鋼廠的二座轉(zhuǎn)爐及氧槍傳動全部改造成可控硅供電和PLC S5-115U控制系統(tǒng)，取代了舊式電動一發(fā)電機組。自1996開始，二座轉(zhuǎn)爐傾動及氧槍升降應(yīng)用了德國西門子的6RA24系列全數(shù)字直流調(diào)速控制裝置，淘汰了模擬控制系統(tǒng)。2004年4月，二座轉(zhuǎn)爐完成了以PLC S7-400和通訊網(wǎng)以及6RA7O數(shù)控ES為代表的第二次技術(shù)飛躍。

1 轉(zhuǎn)爐傾動、氧槍升降的技術(shù)應(yīng)用概況

    1.1 轉(zhuǎn)爐傾動概況

    轉(zhuǎn)爐傾動機械用十傾動爐殼完成裝料、吹煉、出鋼、倒渣等項工作。在生產(chǎn)過程中，要求轉(zhuǎn)爐回轉(zhuǎn)0°-±360°。120t轉(zhuǎn)爐采用兩臺直流電機并聯(lián)拖動，當(dāng)一臺電機發(fā)生故障，另一臺低速拖動轉(zhuǎn)爐。兩臺電機的電樞和勵磁回路分別串有調(diào)整電阻，正常運行時它可使兩臺電機電流平衡。為了使鋼水在轉(zhuǎn)爐傾動時安全平靜及縮短冶煉周期，要求轉(zhuǎn)爐拖動有良好的穩(wěn)定性和可靠性。

    1.2 氧槍升降概況

    每座轉(zhuǎn)爐的氧槍控制系統(tǒng)均設(shè)置:

    (1)氧槍A, B具有各自獨立的橫移臺車，并安裝在轉(zhuǎn)爐上力一38米平臺上。

   (2)每臺橫移臺車采用兩套氧槍升降驅(qū)動裝置，對轉(zhuǎn)爐吹氧、降碳至冶煉成鋼水。

2 轉(zhuǎn)爐傾動、氧槍升降控制

    2.1 傾動控制系統(tǒng)

   傾動控制系統(tǒng)為全數(shù)字可控硅直流傳動裝置。調(diào)節(jié)器采用6RA70全數(shù)字控制器，并采用PCB網(wǎng)}、聯(lián)十木爐的Profibus-DP網(wǎng)。傾動1}, 2電機控制柜設(shè)置ET-200從站，使電機控制直接連到Profibus網(wǎng)上。

    2.2 氧槍系統(tǒng)及槍位控制

    (1)每爐采用A, B兩套氧槍，采用全數(shù)字可控硅傳動裝置，可實現(xiàn)A裝置對A槍、B裝置對B槍的一對二應(yīng)切換;又可以實現(xiàn)A裝置對B槍、B裝置對A槍的交叉喪對應(yīng)切換。

    (2)由十氧槍備用關(guān)系的改變，而增加一套電機的控制回路，所以氧槍電機柜經(jīng)過特殊設(shè)計，這個切換控制可在主電室內(nèi)或主控室操作完成。

    (3)氧槍槍位控制為二環(huán)系統(tǒng)。速度環(huán)、電流環(huán)由6RA70完成，位置環(huán)經(jīng)光電碼盤位置檢測后經(jīng)PLC完成。為準(zhǔn)確控制槍位高度，在等候點以上設(shè)置基準(zhǔn)點，由激光位置檢測器檢測出氧槍頭部位置，以準(zhǔn)確確定每次換槍后槍頭高度和補償鋼繩的長度變化量。

3 PLC系統(tǒng)

   PLC系統(tǒng)采用Siemens公司的最新產(chǎn)品S^-100系列。每爐一套，并增設(shè)4#PLC作為二座轉(zhuǎn)爐公共備用系統(tǒng)，1#一PLC為主站并分別安裝在1個PLC柜中。每個PLC柜中設(shè)24伏直流電源，供主站和從站使用。1# }-3#PLC柜門均設(shè)有信號顯示板，用LED發(fā)光管顯T切換信號和故障信號，并設(shè)有三聲響報警。每個主站設(shè)獨立的Profibus-DP網(wǎng)與下屬若干從站相聯(lián)，實現(xiàn)對各設(shè)備的控制。

    3.1 PLC主站的配置

    (1)1#, 2#, 3#PLC的硬件配置有UR2機架、CPU414-2DPCPU模塊、RAM存儲器卜、421數(shù)字量輸入模塊、422數(shù)字量輸出模塊、443通訊模塊、PS407電源模塊、1.9Ah鋰電幸池各1個、3個總線聯(lián)接器。

    (2)傾動、氧槍設(shè)備的控制程序在各爐的主站PLC中編制。如:中央操作臺、氧槍橫移、氧槍位置等控制程序，主站與從站的通訊、主站與過程機的通訊、主站與公共備用系統(tǒng)的通訊程序。

    (3)每個主站上有一個主機架和五個模板。

    ①主機架UR2有9個插棟可插S7-400所有模板，背板有高速并行I/0總線和K總線與各插槽連接。

    ②電源模板PS407，為主機架提供5伏和24伏工作電源。

    ③ CPI模板是S7-400PLC的中央處理單兀。

   ④數(shù)字量輸入模板SM421將外部數(shù)字信號電平轉(zhuǎn)換成內(nèi)音仔信號電平。

    ⑤數(shù)字量輸出模塊SM422將內(nèi)部信號電平轉(zhuǎn)換成外部過程所需要的信號電平。

    ⑥通訊模塊443習(xí)各S7-400連接到工業(yè)以太網(wǎng)。用十氧槍傳動與氧槍過程控制中氧槍高度的設(shè)定值等，通過網(wǎng)絡(luò)傳送給傳動PLC再送給過程控制PLCo

    (4)通訊網(wǎng)

    通訊網(wǎng)為二層，即Profibus-DP網(wǎng)，MPI網(wǎng)和工業(yè)以網(wǎng)。

    ①每爐以S7-400PLC做主站，設(shè)一個獨立的PROFIBUS-DP網(wǎng)。傾動、氧槍的可控硅全數(shù)字裝置、電機柜等以從站力一式拄在此網(wǎng)上。

    ②1#, 2#, 3#, 4#PLC拄在MPI網(wǎng)，構(gòu)成多主站網(wǎng)，完成傾動公共備用系統(tǒng)的通訊。

    ③每座轉(zhuǎn)爐的S7-400PLC通過光纖與過程計算機的工業(yè)以太網(wǎng)連接，交換控制信息。

     3.2 備用PLC的配置

   4#PLC不與過程控制PLC直接進行信息交換，所以它不需要通訊模塊。它的任務(wù)是傾動可控硅公共備用系統(tǒng)與各爐進行切換時，完成公共備用系統(tǒng)與各爐進行切換時，完成公共備用系統(tǒng)與各爐之間的信息交換。囚此4#PLC含有與各爐連接的切換程序和公共備用系統(tǒng)的控制程序。

    3.3 從站

    (1)3#從站是PLC主站下設(shè)的重要從站，即ET200M從站，它設(shè)在中央操作臺里。通過3#從站將傾動氧槍操作控制設(shè)備和信號燈直接與DI, DO模塊相聯(lián)。

    (2)9#從站是ET200M，接口模塊為IM153 0 38米平臺氧槍的現(xiàn)場設(shè)備除電動機及電磁抱閘外都與9#從站連接。

    ①氧槍張力檢測。鋼繩張力檢測的傳感器每槍兩個。傳感器的二次儀表選用稱重智能模塊，它將自動化稱重功能集十一身，能準(zhǔn)確測量重量和力。

    ②氧槍控制。為提高槍位控制精度，必須對槍體長度和鋼繩長度的伸長量進行動態(tài)修正。槍體長度每次從換槍點下槍時修正一次;鋼繩長度每提到吹煉等候點下槍時修正-次。橫移鎖緊機構(gòu)的位置開關(guān)、旋轉(zhuǎn)主令控制器的上變速點、激光位置檢測器等開關(guān)量信號由DI模塊連接，操作指示燈信號與DO模塊連接。

    (3) 10#從站。為檢測氧槍高度，在A, B兩槍的卷簡軸上裝有絕對值式多圈編碼器。該編碼器為每圈4096個碼，可轉(zhuǎn)4096圈，分辨率為234。采用GRAY碼編碼和傳送。絕對值式編碼器有位置記憶功能。碼盤信號傳遞采用PROFIBUS網(wǎng)。

    (4) 4#, 5#, 7#從站:A, B氧槍傳動6RA70全數(shù)字控制器。通過裝在6RA70全數(shù)字直流傳動控制器中的CBPProfibus接口板與S7-400主站通訊。通過網(wǎng)絡(luò)接收操作臺的給定控制信號，實現(xiàn)生產(chǎn)操作的要求。系統(tǒng)的連鎖保護、切換以及可控硅裝置對電機控制柜、電機切換柜的控制信息都通過該網(wǎng)絡(luò)進行。

    (5)6#, 8#從站設(shè)在傾動、氧槍的電機控制柜和切換柜中。選用S7-215 PLC，該PLC上集成了Profibus接口，主機為14DI/l ODO，并可搭載DI, DO, AI, AO等擴展模塊。

4 結(jié)語

    本鋼煉鋼廠座轉(zhuǎn)爐傾動，氧槍升降電控系統(tǒng)升級改造，是在總結(jié)過去20年運行經(jīng)驗的基礎(chǔ)之上，考察國內(nèi)主要煉鋼廠傾動、氧槍控制系統(tǒng)的優(yōu)點進行的。具有可靠、穩(wěn)定、維護量小、技術(shù)含量高的特點。它提供了轉(zhuǎn)爐、氧槍設(shè)備控制的典范模式，具有很高的實用價值和推廣意義。