0 前言

    1989年末木鋼煉鋼廠的二座轉(zhuǎn)爐及氧槍傳動(dòng)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(dòng)一發(fā)電機(jī)組。自1996開始，二座轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)及氧槍升降應(yīng)用了德國(guó)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(dòng)、氧槍升降的技術(shù)應(yīng)用概況

    1.1 轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)概況

    轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)械用十傾動(dòng)爐殼完成裝料、吹煉、出鋼、倒渣等項(xiàng)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(tái)直流電機(jī)并聯(lián)拖動(dòng)，當(dāng)一臺(tái)電機(jī)發(fā)生故障，另一臺(tái)低速拖動(dòng)轉(zhuǎn)爐。兩臺(tái)電機(jī)的電樞和勵(lì)磁回路分別串有調(diào)整電阻，正常運(yùn)行時(shí)它可使兩臺(tái)電機(jī)電流平衡。為了使鋼水在轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)時(shí)安全平靜及縮短冶煉周期，要求轉(zhuǎn)爐拖動(dòng)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(dú)立的橫移臺(tái)車，并安裝在轉(zhuǎn)爐上力一38米平臺(tái)上。

   (2)每臺(tái)橫移臺(tái)車采用兩套氧槍升降驅(qū)動(dòng)裝置，對(duì)轉(zhuǎn)爐吹氧、降碳至冶煉成鋼水。

2 轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)、氧槍升降控制

    2.1 傾動(dòng)控制系統(tǒng)

   傾動(dòng)控制系統(tǒng)為全數(shù)字可控硅直流傳動(dòng)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(dòng)1}, 2電機(jī)控制柜設(shè)置ET-200從站，使電機(jī)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(dòng)裝置，可實(shí)現(xiàn)A裝置對(duì)A槍、B裝置對(duì)B槍的一對(duì)二應(yīng)切換;又可以實(shí)現(xiàn)A裝置對(duì)B槍、B裝置對(duì)A槍的交叉喪對(duì)應(yīng)切換。

    (2)由十氧槍備用關(guān)系的改變，而增加一套電機(jī)的控制回路，所以氧槍電機(jī)柜經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)，這個(gè)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(cè)后經(jīng)PLC完成。為準(zhǔn)確控制槍位高度，在等候點(diǎn)以上設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)，由激光位置檢測(cè)器檢測(cè)出氧槍頭部位置，以準(zhǔn)確確定每次換槍后槍頭高度和補(bǔ)償鋼繩的長(zhǎng)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(gè)PLC柜中。每個(gè)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(hào)顯示板，用LED發(fā)光管顯T切換信號(hào)和故障信號(hào)，并設(shè)有三聲響報(bào)警。每個(gè)主站設(shè)獨(dú)立的Profibus-DP網(wǎng)與下屬若干從站相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jī)架、CPU414-2DPCPU模塊、RAM存儲(chǔ)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(gè)、3個(gè)總線聯(lián)接器。

    (2)傾動(dòng)、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(tái)、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(jī)的通訊、主站與公共備用系統(tǒng)的通訊程序。

    (3)每個(gè)主站上有一個(gè)主機(jī)架和五個(gè)模板。

    ①主機(jī)架UR2有9個(gè)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(jī)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(hào)電平轉(zhuǎn)換成內(nèi)音仔信號(hào)電平。

    ⑤數(shù)字量輸出模塊SM422將內(nèi)部信號(hào)電平轉(zhuǎn)換成外部過程所需要的信號(hào)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(dòng)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(dòng)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(gè)獨(dú)立的PROFIBUS-DP網(wǎng)。傾動(dòng)、氧槍的可控硅全數(shù)字裝置、電機(jī)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(dòng)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(jì)算機(jī)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(jìn)行信息交換，所以它不需要通訊模塊。它的任務(wù)是傾動(dòng)可控硅公共備用系統(tǒng)與各爐進(jìn)行切換時(shí)，完成公共備用系統(tǒng)與各爐進(jìn)行切換時(shí)，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(tái)里。通過3#從站將傾動(dòng)氧槍操作控制設(shè)備和信號(hào)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(tái)氧槍的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備除電動(dòng)機(jī)及電磁抱閘外都與9#從站連接。

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

    ②氧槍控制。為提高槍位控制精度，必須對(duì)槍體長(zhǎng)度和鋼繩長(zhǎng)度的伸長(zhǎng)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)修正。槍體長(zhǎng)度每次從換槍點(diǎn)下槍時(shí)修正一次;鋼繩長(zhǎng)度每提到吹煉等候點(diǎn)下槍時(shí)修正-次。橫移鎖緊機(jī)構(gòu)的位置開關(guān)、旋轉(zhuǎn)主令控制器的上變速點(diǎn)、激光位置檢測(cè)器等開關(guān)量信號(hào)由DI模塊連接，操作指示燈信號(hào)與DO模塊連接。

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

    (4) 4#, 5#, 7#從站:A, B氧槍傳動(dòng)6RA70全數(shù)字控制器。通過裝在6RA70全數(shù)字直流傳動(dòng)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(tái)的給定控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)操作的要求。系統(tǒng)的連鎖保護(hù)、切換以及可控硅裝置對(duì)電機(jī)控制柜、電機(jī)切換柜的控制信息都通過該網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行。

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

4 結(jié)語(yǔ)

    本鋼煉鋼廠座轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)，氧槍升降電控系統(tǒng)升級(jí)改造，是在總結(jié)過去20年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，考察國(guó)內(nèi)主要煉鋼廠傾動(dòng)、氧槍控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行的。具有可靠、穩(wěn)定、維護(hù)量小、技術(shù)含量高的特點(diǎn)。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(shí)用價(jià)值和推廣意義。