西門子PLC在北滿特鋼VD爐電控系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　控制系統(tǒng)分為手動控制及步進(jìn)（自動）控制。步進(jìn)控制受手動控制連鎖，隨時可在步進(jìn)狀態(tài)下轉(zhuǎn)入手動控制模式。下面重點(diǎn)就步進(jìn)模式為例對控制系統(tǒng)進(jìn)行簡要的說明。

　　步進(jìn)（自動）控制總計(jì)七步控制指令，受“步進(jìn)”按鈕信號控制，其中第一步、第二步不受真空度控制，第三步受32kpa連鎖，第四步為8.6kpa，第五步為2.5kpa，第六步為0.53kpa。當(dāng)達(dá)到67pa時保壓。第七步為破空自動程序打泵。當(dāng)外部條件，（通知鍋爐房供汽，開平衡蒸汽閥、汽包放散閥、總進(jìn)水閥，30秒后，開蒸汽總閥、60秒后關(guān)汽包放散閥）準(zhǔn)備好時，啟動冷卻水系統(tǒng)和真空泵給水泵。步進(jìn)控制受三臺給水泵中任意兩臺的組合開啟，三臺冷卻循環(huán)泵的任意兩臺的組合開啟；兩臺冷卻風(fēng)機(jī)之一開啟聯(lián)鎖控制。當(dāng)上述信號準(zhǔn)備好后“steout_end ”作為第一步的初始脈沖觸發(fā)信號使下面的步進(jìn)得以正常開展。

　　設(shè)置雙向脈沖計(jì)數(shù)器c1作為步進(jìn)的計(jì)數(shù)控制，計(jì)數(shù)復(fù)位受 ① 步進(jìn)按扭控制，②t7在第七步結(jié)束時被觸發(fā)，延時1秒后復(fù)位c1，同時t7將c8（step7計(jì)數(shù)器）復(fù)位。c1的正向計(jì)數(shù)脈沖由network1發(fā)生。逆向計(jì)數(shù)為step6—3。第一步計(jì)數(shù)由steout_end信號的上升沿觸發(fā)，計(jì)數(shù)值=1。此時置步程序中的第一比較器被激活，當(dāng)外部的“步進(jìn)”指令到達(dá)時，s1_sta（s）被置位，同時最后一步s7_end（r）被復(fù)位。同理，不同的計(jì)數(shù)值激活相應(yīng)的比較器使得下一步的使能被置位而上一步的使能被復(fù)位關(guān)閉。允許置步外部“步進(jìn)”指令脈寬處理。步進(jìn)按鈕信號被鉗在1秒的脈寬上。同時steout_end信號的到達(dá)使步進(jìn)按鈕信號燈以一秒速率閃爍，按下步進(jìn)按鈕時t6使步進(jìn)指示燈在脈沖展寬期間燈亮。置步計(jì)數(shù)器c1的當(dāng)前值將被識別后激活（置位）其中的第n步的“開始”標(biāo)志鎖存（sn_sta）和復(fù)位n-1步的“開始”標(biāo)志和“結(jié)束”標(biāo)志的鎖存。

　　step1分步計(jì)數(shù)器c2受來自“置步”的置位而被“允許”，秒脈沖使得計(jì)數(shù)器得以計(jì)數(shù)。累計(jì)數(shù)值使得各比較器依次開通，每一分步以一秒節(jié)律下行。分步的最后一步#s1_end（s）的激活使c2執(zhí)行復(fù)位，同時位于脈沖發(fā)生器的第二步連鎖接通一旦“步進(jìn)”指令到達(dá)即可發(fā)生step2的上升沿脈沖。“自復(fù)位/步進(jìn)完畢”step2分步計(jì)數(shù)器c3受來自“置步”的置位而被“允許”，秒脈沖使得計(jì)數(shù)器得以計(jì)數(shù)。

　　真空泵步進(jìn)（自動）控制系統(tǒng)控制流程如圖2所示。

　　其第一分步為啟動主水環(huán)泵，其輸出中還受到外部“禁止啟動”信號“m1_esatr”的連鎖。主泵啟動的分步指令到達(dá)1秒后ec泵（啟動泵閥）啟動，同時15秒后輔泵啟動，上述時間由系統(tǒng)的秒脈沖通過c3計(jì)數(shù)在比較器上設(shè)定的計(jì)數(shù)值來完成輸出控制，第四分步為結(jié)束標(biāo)志輸出，同時將本步的計(jì)數(shù)器c3復(fù)位。step3～6的原理與以上相同。step7作為停泵執(zhí)行步對正在運(yùn)行的10個被置位鎖存的對象依次執(zhí)行復(fù)位，完成停泵的全過程。第11分步是s7_end（s）；在將本步的計(jì)數(shù)器c8復(fù)位的同時激活的t7，對下述對象執(zhí)行1秒鐘的輸出：總步進(jìn)計(jì)數(shù)器復(fù)位；對“允許置步”的觸發(fā)器#opt_enable復(fù)位。第11分步s7_end（s）同時對被“置步”激活的第7步的s1_sta進(jìn)行復(fù)位。

　　3.4 氬氣流量控制

　　氬氣攪拌強(qiáng)度必須與爐內(nèi)真空度相配合，因?yàn)楫?dāng)鋼包爐內(nèi)真空度提高，即爐氣壓力下降。氬氣的相對壓力就高了，其流量就會增大，對鋼液的攪拌強(qiáng)度就要增加。所以，隨著真空度的上升，要適當(dāng)降低氬氣的壓力。以確保合適的攪拌強(qiáng)度。通過調(diào)節(jié)氬氣壓力，流量控制吹氬攪拌強(qiáng)度;氬氣控制采用fb41/db41程序塊進(jìn)行連續(xù)pid調(diào)節(jié)，采樣周期1sec死區(qū)帶寬3%。設(shè)計(jì)氬氣流量上限為400nl/min;下限為133nl/min。在自動調(diào)節(jié)狀態(tài)，氬氣流量將根據(jù)罐內(nèi)的真空度變化情況自動調(diào)節(jié)閥的開度從而完成脫氣過程中的自動供氬。流量積算以每分鐘累加積算，并在wincc畫面上進(jìn)行顯示。氬氣系統(tǒng)監(jiān)控畫面(如圖3)

　　(1) 氬氣流量范圍計(jì)算(圖3)

　　qmax-qmin=qs=400-133

　　=267nl/min

　　真空度范圍計(jì)算：

　　pmin-pmax=ps=101-0.067

　　=100kpa

　　常數(shù)計(jì)算：

　　k1=qs/ps=267/100=2.67

　　(2) 氬氣流量給定值的計(jì)算：

　　sp=pv×k1+qmin

　　qmin=1/3q=133

　　pv=真空度當(dāng)前值

　　(3)

　　調(diào)控原理：當(dāng)pv值較大時(低真空度)有較大的sp值(見3.4.2分式)即氬氣流量與真空度成反比。到達(dá)脫氣狀態(tài)時，氬氣流量則被恒定在1/3q的區(qū)間。

　　3.5 其他設(shè)備控制

　　主、輔水環(huán)式真空泵采用施耐德公司的軟啟動控制器控制，兩臺泵互為備用。罐蓋車行走采用日本富士公司變頻器控制，真空罐蓋升降電機(jī)功率30kw，采用直接啟動控制。罐蓋提升和蓋車行走連鎖，當(dāng)罐蓋在提升位置，行走才有效。給水泵及循環(huán)泵各三臺，兩投一備分別采用串聯(lián)自藕變壓器降壓啟動。冷卻風(fēng)機(jī)兩臺電機(jī)采用直接啟動控制，氬氣控制采用電磁流量計(jì)控制。

　　3.6 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

　　(1) 按照生產(chǎn)需要的不同可選擇手動控制和步進(jìn)(自動)控制設(shè)備的順序啟動、順序停止、故障自動停機(jī)等。

　　(2)報(bào)表打印功能。可以在每次抽真空結(jié)束后將，抽真空時間、保持時間、極限真空度、循環(huán)水溫度壓力、氬氣壓力流量等參數(shù)以報(bào)表形式打印出來。

　　(3)報(bào)警功能。本系統(tǒng)可以在生產(chǎn)過程中實(shí)時監(jiān)控各種關(guān)健設(shè)備的運(yùn)行狀況，若設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)超出事先預(yù)定的上下限，則在主控的上位機(jī)上發(fā)出報(bào)警信息，提醒操作人員采取相應(yīng)的措施。

　　(4) 故障記錄功能。本系統(tǒng)可記錄在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障的設(shè)備，記錄故障時間及簡單的信息，方便維護(hù)人員維修系統(tǒng)設(shè)備。

　　4 結(jié)束語

　　系統(tǒng)自2005年4月調(diào)試投入運(yùn)行以來，運(yùn)行可靠狀態(tài)良好。使用方便，對北滿特鋼的生產(chǎn)順行起到了重要作用。