济钢炼钢厂120t转炉自动化控制系统.docx

济钢炼钢厂120t转炉自动化控制系统炼钢厂有三座120t顶底复吹转炉1#、2#、3#转炉。整个自动化控制系统的配置到达当今国内领先程度，电气、仪表、计算机EIC控制一体化，具有方便、快捷和友好的人机操纵界面HMI，EIC网络数据通讯一体化，具有高速、大容量和开放的技术性能。下面就从根底自动化、电气传动两方面介绍济钢炼钢厂120t转炉自动化控制系统。1、根底自动化转炉根底自动化系统是实现转炉系统控制的根底，该系统主要包括HMI操纵站、PLC、仪表、变频器和现场控制箱等。各个组成局部通过工业以太环网和DeviceNet网连接，实现对转炉系统的控制功能。1、1控制系统构造及其特点控制站选用施奈德QuantumPLC系列，CPU选用140CPU系列中高性能的53414CPU，远程站采用当前先进的现场总线产品CRP系列模块，编程软件使用施奈德Concept2.6。数据通讯网络以德国赫斯曼工业型光纤交换机MICE系列为核心构成100M高速光纤环网，各控制PLC通过NOE以太网络通讯模块和屏蔽5类双绞线连接到工业以太环网上，各站远程操纵箱，操纵台以及氧枪、倾动、投料变频器那么通过DeviceNet网连接到其主PLC站上，操纵站采用西门子工业计算机配Win2000+SP3操纵系统，HMI监控软件采用施耐德MonitorPro7.2，通过以太网卡、双绞线与工业以太网相接。系统具有以下特点：1电气、仪表和计算机系统采用网络连接，实现EIC三电一体化。2电气和仪表采用一样的控制设备，编程及控制统一，且在同一网络上，通讯方便，减少了通讯硬件接口，公道分担控制功能；电气和仪表采用一样的操纵站，操纵简化且统一，有利于稳定消费。3远程站现场操纵箱、操纵台等远程站采用工业现场总线产品，极大地减少了设计工作量、电缆施工量等，各箱体通过DeviceNet网连接，进步了系统的可靠性和维护方便性。1、2网络系统及其特点济钢炼钢厂1#、2#、3#转炉自动化系统中的数据通讯网络是以德国赫斯曼工业型光纤交换机MICE系列为核心构成的100M高速光纤环网。赫斯曼MICE系列交换机采用灵敏的构网方式，无论在控制柜或者分散的现场操纵箱内都可以结合各种功能到达特殊的要求。它采用无风扇散热方式，可以冗余供电，支持HIPERRing，到达了很高的可靠运行等级。模块化构造是MICE的突出特点之一，它有一个交换机和假设干个通讯介质模块组成，交换机包含除了网络接口以外的所有工业交换机的功能，而介质通讯模块提供了网络的接口功能。这一切可使你按照要求选用设备，防止了资金浪费，模块化构造也为用户的投资提供了保障。另外MICE网络交换机提供多种方法治理网络系统：a、通过V.24串行口连接进入MICE提供的用户界面；b、在网络上的任意位置通过Web阅读器访问MICE上提供的用户友好界面；c、集中的使用SNMP治理软件，如HiVision软件，访问MICE上的SNMP代理机构。1、3控制方式及特点转炉PLC系统共有15套，按每转炉、公用系统分开的原那么设置，以保证一座转炉检修或者故障情况下不影响其他转炉正常运行。单体设备的根本运转分为自动、手动两种方式，操纵场所分为中央、现场两种选择。系统的运转分为计算机、自动、手动三种方式，操纵场所固定于中央。在“计算机方式下PLC承受L2级计算机模型数据并进展实时控制，包括氧气流量、底吹气体种类及流量、氧枪高度、副原料种类及重量；在“自动方式下，PLC根据内部保存的初设方案形式自动进展炼钢；在“手动方式下，PLC根据人工设定数据控制炼钢消费。根据转炉炼钢的消费工艺特点，中央控制室操纵站CRT的数目每炉配置3台。在正常操纵时，3台CRT分担的监控内容有所区别，但在异常情况下可以互为备用，甚至用一台CRT也可以完成吹炼作业。主要监控内容有顶底复吹、氧枪倾动、副原料和铁合金投料、气化冷却烟气净化、一次除尘、二次除尘等。在系统上料操纵室、风机房操纵室和二次除尘操纵室分别设立操纵站，监视各自的设备。为平安起见，防止误操纵，各转炉操纵站设计成专用形式，即本炉操纵站只能操纵本炉设备，不能控制其他转炉设备，但公用设备除副原料上料系统外在各炉均可操纵。设备的运转操纵及监视根本上通过主控室的操纵站画面完成，为了消费的平安性和方便性，设置了硬件操纵台，上面设有必要的操纵开关、操纵按钮、数据显示及关键设备的紧急停顿按钮等。PLC软件的开发采用了模块化的方式，在编程前规划好PLC的内存和数据块，划分站间通讯数据区及HMI显示数据区；不同类型的程序采用不同的组织块调用，吹炼时钟、流量累加、PID调节采用定周期调用；根据工艺特点，采用多种编程逻辑、如对经过级数据处理采用语句表编程，对底吹控制采用顺序功能图编程等；对操纵数据进展平安处理，如对设定数据的公道性检验、变化速率的约束等。在控制功能上，实现了“计算机方式下的全程自动化炼钢，该系统具有以下主要功能和特点：1副原料、铁合金上料的优先顺位控制。根据“料仓组合设定表中规定的优先顺序输送，而不是根据料空的顺序输送，以知足转炉工艺的控制要求。2炉顶料仓的在库量治理。根据炉顶料位计、料位开关和上料皮带秤信号计算炉顶料仓的在库量，并对落差量进展实时修正。3吹炼的状态迁移控制。根据吹炼方案表和现场设备状态控制氧气流量、底吹气体种类和流量、氧枪枪位、副枪测量、副原料种类和投入量。4汽包水位的自动控制。根据吹炼时期对锅炉汽包水位实行三冲量或者单冲量调节。5氧枪和倾动系统采用沟通传动控制，配置紧急后备电源。在紧急情况下，保证设备的平安性。6副枪系统也采用沟通传动控制，配置紧急后备电源，数据处理采用DIRC-5计算机系统，具有测量、定碳、定氧，可使用TSO定氧探头进展液面的测量计算。2、电气传动控制炼钢系统是钢铁厂的中心环节，转炉倾动、氧枪升降电气传动设备的控制有为重要，它与吹氧系统有着最直接的联络，电气设备的控制速度与定位精度直接影响到冶炼周期和吹氧效率，因此怎样控制转炉倾动设备以及怎样自动快速准确地进展氧枪、副枪位置控制成为进步钢产量及质量的关键。2、1转炉倾动装置电气传动及控制方式电气传动一般可采用公共支流母线和单唯一对一传动两种形式，而采用单唯一对一传动形式从调速性和可靠性等方面均具有优越性。济钢三炼钢1、2、3#转炉采用的是单唯一对一传动控制方式，变频器选用西门子SIMOVERTMASTERDRIVERS6SE70系列三相沟通矢量控制变频器。该装置的控制功能有：带编码器的矢量控制应用于需要高度准确转矩和动态响应；无编码器的矢量控制在水泵、风机的简单应用和U/f控制。4台转炉倾动电机同轴刚性连接，假如4台电机的输出转矩不平衡，缩短电机使用寿命。因此必须解决4台电机负荷平衡问题。采用一对一传动方式，可在传动装置上设置“主-从方式，确定主传动装置，通过脉冲编码器引入速度反应信号，设置公用的调速调节器，将主传动的电流调节器的输入信号同时输出到三台从装置的电流调节器中，由于电流调节器的输入信号是一样的，其输出也一样，故4台电动机可保证在等同的负荷下运行，进而保证了运转设备的平稳性和负荷平衡性。4台变频器与主PLC之间通过DeviceNet网连接，每台变频器通过网络承受控制指令和速度给定，并将设备的运行状态传送给主PLC；4台变频器通过SIMOLINK光纤网连接成一个环形构造，实现“一主三从的控制思想，完成主/从设备之间的数据通讯。2、2氧枪的电气传动及其自动控制2、2、1电气传动每组转炉设备有2套氧枪升降机构A枪和B枪，装备2套变频控制柜A枪控制柜和B枪控制柜和一套制动控制柜，一套作为工作枪，另一套作为备用枪。变频器选用SIMOVERTMASTERDRIVERS6SE70系列三相沟通矢量控制变频器。传统的设计是“对应控制方式，即A枪变频器控制A枪电机，B枪变频器控制B枪电机。1、2、3#转炉自动控制系统中，两套氧枪装置增加了“交换控制方式，即：中选择开关置于“对应控制时，还是A枪变频器控制A枪电机，B枪变频器控制B枪电机；而中选择开关置于“交换控制时，在不进展台车交换情况下，就可完成A枪变频器控制B枪电机，而B枪变频器控制A枪电机。氧枪“交换控制技术是一种全新的控制技术。正常消费中，两只氧枪的变频器、升降电机可以做到互为备用。其鲜明的特点有：机械故障时，在台车不挪动的情况下，可以通过电气快速切换氧枪；电气故障时，在不更换变频器、台车不挪动的情况下，可以快速实现氧枪的正常控制。另外,在氧枪制动控制上，完善了氧枪电机的抱闸控制，实现了变频器合/分闸、PLC程序输出、变频器本身输出三点连锁控制抱闸，使制动控制技术更加完善，系统更加平安、稳定及可靠。主要特点有：当变频器因故跳闸后，制动输出自动实现抱闸，确保了设备的平安；当PLC故障时，无论变频器工作在什么状态，制动输出都处于抱闸状态，绝对保证设备不失控，进步了控制系统的可靠性和平安性。正常消费经过中，因变频器内部或者外部线路原因造成了变频器不能正常工作和控制输出，可通过PLC输出完成电机的抱闸，保证了系统、设备的平安、可靠与稳定。2、2、2氧枪的自动控制氧气顶吹转炉的自动控制中，氧枪高度的正确与否是一个相当重要的环节。采用先进的吹氧自动控制枪位技术对氧枪的吹炼点进展控制，可使氧枪准确的停顿在工艺操纵要求的位置上，其定位的精度相当高，进而更好的保证了炼钢经过计算机控制，实现了自动化。副枪作为另一种重要设备，在氧枪下枪吹炼前测量液面高度，在吹炼周期中测温取样，其同样对速度、位置控制有严格的要求。他们的高度位置控制根本是一样的，下面以氧枪为例，着重列举其控制特点。1位置控制氧枪上下挪动的间隔通过与电动转筒同轴旋转的两个绝对编码器来计测，即把垂直的位置量转化为数字量。正常消费中，以其中的一个为主，另一个绝对编码器与之比拟作为校准信号，偏向超出设定范围时发出报警，过大时急停。氧枪在屡次上下挪动经过中会产生突发性数字无差级编码器数值换算时的累积误差，如不加以修正那么会发生氧枪检测位置与实际位置的偏向。为解决这一难题，可在氧枪的换枪位设置校正点。动作周期大体如下：预先将枪位的高度实际值存入主PLC内存中；氧枪每次换枪提到换枪位时该信号读入PLC中，使此时氧枪实际高度检测记忆值强迫性修改。2自动快速定位控制当代化的转炉炼钢氧枪在吹氧经过中是根据吹氧量的不同而自动调整枪位的。吹炼经过中氧枪调整枪位的速度将直接影响到冶炼周期和钢的质量，因此希望氧枪能以最快的速度准确停顿在指定位置。为理解决这一问题，控制时可采用位置闭环系统，将氧枪设定位置与实际位置的偏向值作为控制信号，并将其转化为一个控制传动装置的速度指令。为缩短氧枪上升与下降时间，在设定值与实际偏向较大时，以较大速度运行，当设定值与实际偏向越来越小到达设定范围时，控制速度给定按照预先设定的函数曲线减小，最终使氧枪准确停顿在所要求的位置上。3、完毕语通过对国外炼钢厂自动化技术的消化移植，结合济钢炼钢厂当前的详细情况及工艺要求，采用现代先进的技术设备而开发的1、2、3#转炉自动控制系统使济钢炼钢厂转炉的自动控制和消费治理程度跃上了一个新的台阶，知足了今后消费和新技术开发、消费治理和信息治理的需要。0