提高煉鋼自動(dòng)化水平，對(duì)保障煉鋼鋼水質(zhì)量、提高煉鋼的勞動(dòng)生產(chǎn)率起著至關(guān)重要的作用。我所于2004年2月承建上海寶鋼集團(tuán)一鋼公司煉鋼區(qū)及不銹鋼煉鋼區(qū)測(cè)溫取樣裝置。該測(cè)溫取樣裝置是為配合不銹鋼及碳鋼熱軋板卷技術(shù)改造項(xiàng)目煉鋼工程配套而建，一期總共設(shè)計(jì)有十一套測(cè)溫取樣自動(dòng)控制系統(tǒng)，其中兩套采用德國(guó)西門子SIMATIC S7-300可編程控制器和6ES70變頻器集成控制系統(tǒng)，其余采用日本富士PLC和變頻器控制，儀表部分全部采用賀利氏電測(cè)騎士的測(cè)溫取樣儀表。由于新廠區(qū)結(jié)構(gòu)緊湊，生產(chǎn)場(chǎng)地設(shè)計(jì)局促，生產(chǎn)流程如果完全由人工手動(dòng)控制完成容易造成鋼水輸送緊張以致不暢;另外操作環(huán)境惡劣對(duì)人工操作也具有一定的難度和危險(xiǎn)度。因此，在煉鋼過(guò)程中實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)測(cè)溫取樣控制非常重要，使得整個(gè)設(shè)備操作更加安全、可靠，大大的提高了整個(gè)煉鋼工藝的連續(xù)性，減少了故障率，同時(shí)也提高了煉鋼的勞力生產(chǎn)率。
電氣控制主要功能針對(duì)煉鋼區(qū)每套測(cè)溫取樣裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，電氣控制系統(tǒng)采用德國(guó)西門子S7-300系列PLC為核心控制設(shè)備，該系統(tǒng)主要的控制對(duì)象包括測(cè)溫取樣槍體傳動(dòng)電機(jī)和測(cè)溫取樣儀表裝置。其中，測(cè)溫取樣槍體的控制主要包括:一臺(tái)交流變頻電機(jī)啟/停控制、速度給定控制、變速控制、方向控制，一臺(tái)編碼器的行程控制及校零控制。測(cè)溫取樣儀表的控制主要包括準(zhǔn)備測(cè)溫、測(cè)溫取樣中、測(cè)溫取樣完成信號(hào)的采集、溫度的采集、故障信號(hào)的采集及傳輸?shù)缴弦患?jí)PLC系統(tǒng)信號(hào)的處理。
電氣控制基本結(jié)構(gòu)及配置控制系統(tǒng)采用德國(guó)西門子SIMATIC S7-300系列PLC一鋼不銹鋼煉鋼區(qū)測(cè)溫取樣電氣控制系統(tǒng)采用西門子SIMATIC S7-300 PLC作為基礎(chǔ)控制裝置，根據(jù)槍體設(shè)備的實(shí)際需要現(xiàn)場(chǎng)安裝有現(xiàn)場(chǎng)操作箱，采用分布式模式，將每個(gè)I/O子站設(shè)在槍體框架上，槍體上相應(yīng)的控制信號(hào)直接送入子站，子站只需要一根PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)通訊總線和一根電源線與PLC總站相連實(shí)現(xiàn)信息的上下傳輸，給現(xiàn)場(chǎng)操作帶來(lái)很大的方便，同時(shí)，由于電氣室和測(cè)溫取樣裝置之間有一定間距，因此采用該控制方式減少了用戶在電纜上的投資，也減少了鋪設(shè)電纜所需的設(shè)備材料和人力資源，同時(shí)還減少了從現(xiàn)場(chǎng)到電氣室的硬線連接，從而增加了信號(hào)的可靠性，為以后的檢修和維護(hù)都帶來(lái)了方便。另外該系統(tǒng)這樣的配置方式具有很好的可擴(kuò)展性，如果現(xiàn)場(chǎng)需求有所變化，增加控制信號(hào)或改進(jìn)控制自動(dòng)化程度，都可直接將信號(hào)就近接入到I/O子站，方便設(shè)計(jì)及施工。
儀表系統(tǒng)采用賀利氏電測(cè)騎士產(chǎn)品.本系統(tǒng)采用賀利氏電測(cè)騎士數(shù)字測(cè)溫取樣儀表，該儀表具有先進(jìn)的的模式、可靠的性能和超強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理功能，以及可靠的部件和面向系統(tǒng)的操作軟件確保測(cè)量數(shù)據(jù)的精確可靠。儀表主要用于浸入式測(cè)溫，通過(guò)測(cè)槍端部的熱電偶來(lái)測(cè)量溫度，可連續(xù)測(cè)溫，具有完善的數(shù)據(jù)輸出功能。
電氣控制系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)思想系統(tǒng)控制主要是在裝鋼水的鋼包抵達(dá)指定工作位后，由上一級(jí)系統(tǒng)發(fā)出指令控制測(cè)溫取樣裝置工作。裝置由上、下限位開關(guān)對(duì)槍體上、下運(yùn)行做極限保護(hù)，由編碼器計(jì)數(shù)測(cè)量槍體行走行程進(jìn)行調(diào)速停位、測(cè)量進(jìn)入鋼水液面行程，保證測(cè)溫取樣的準(zhǔn)確性，測(cè)溫取樣儀表發(fā)出信號(hào)實(shí)現(xiàn)迅速回位、準(zhǔn)確停車及溫度信號(hào)采集，完成一次動(dòng)作循環(huán)。在此同時(shí)通過(guò)懸掛式補(bǔ)償導(dǎo)線將測(cè)溫的溫度信號(hào)傳輸?shù)较嚓P(guān)控制單元及儀表上反映。 工藝要求根據(jù)裝置動(dòng)作要求，在PLC軟件控制中，測(cè)溫取樣裝置分為手動(dòng)、半自動(dòng)和自動(dòng)三種工作方式，三種方式的切換在現(xiàn)場(chǎng)操作裝置上完成。裝置可一次性完成測(cè)溫及取樣功能，也能分別完成測(cè)溫和取樣功能。 手動(dòng)控制手動(dòng)控制主要用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備維護(hù)和檢修，不受任何外部聯(lián)鎖條件限制，操作工由此檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行的可靠性及系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。除此，也可在實(shí)際的生產(chǎn)中使用，只是要求操作工的熟練程度要高。 半自動(dòng)控制主要用于在已知鋼水液面深度的情況下，人工選擇槍體行走行程，進(jìn)行測(cè)溫取樣操作，同時(shí)實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的取樣功能。在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備維護(hù)和檢修時(shí)，是檢測(cè)設(shè)備準(zhǔn)確定位停車精度的主要方式，這要求編碼器信號(hào)讀入及處理的可靠性高。自動(dòng)控制主要應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中，無(wú)需人工干涉,獨(dú)立完成設(shè)備所要達(dá)到的工藝要求，這要求測(cè)溫取樣儀表發(fā)出信號(hào)的可靠性高，控制系統(tǒng)響應(yīng)快，變頻控制可靠。操作開始應(yīng)保證測(cè)溫槍在初始位也即在編碼器的校零位，鋼水罐車到達(dá)測(cè)溫取樣位，測(cè)溫取樣探頭安裝完畢，根據(jù)上一工序提供的鋼水液面參數(shù)設(shè)定行程檔位(半自動(dòng)方式下)或不設(shè)定行程檔位(自動(dòng)方式下)，準(zhǔn)備開始工作。測(cè)溫取樣功能執(zhí)行完畢，使得測(cè)溫槍回到初始位也即在編碼器的校零位，編碼器計(jì)數(shù)清零。根據(jù)系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的控制功能和以及系統(tǒng)上的硬件配置，設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的控制流程。 S7-300和6ES70變頻器通訊參數(shù)設(shè)置槍體的行走完全由6ES70變頻器控制，控制指令由S7-300向變頻器發(fā)出。在此系統(tǒng)中，我們需要在變頻器中增加一塊CBP Profibus通訊板完成S7-300與變頻器中CUVC板的通訊。PLC和變頻器通過(guò)通訊傳送控制狀態(tài)
結(jié)束語(yǔ)
整套控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試后，經(jīng)過(guò)近兩年的運(yùn)行，系統(tǒng)良好穩(wěn)定，測(cè)溫取樣成功率高，控制精度高，滿足了現(xiàn)場(chǎng)的工藝要求，達(dá)到了預(yù)期的效果。由于系統(tǒng)運(yùn)行效果好，又節(jié)約勞力，該廠在二期建設(shè)中也上了該系統(tǒng)，至今設(shè)備已調(diào)試完畢且投入使用，控制效果均良好。