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1、精品名师归纳总结PLC 掌握在转炉上的应用案例探讨- 工程论文PLC 掌握在转炉上的应用案例探讨李国伟 LI Guo-wei(山东劳动职业技术学院,济南250022 )摘要: 随着我国钢铁事业的进展,越来越多的新技术逐步被运用到了炼钢领域中。其中, PLC 自动掌握技术在炼钢厂转炉系统的应用就是其中最具代表性的技术工程。由于转炉工艺具有检测参数多、设备动作频繁以及工艺复杂等特点, PLC 技术在转炉工艺中的应用,能够在自动掌握的基础上获得更为稳固、高效的生产效率。在本文中,将以某钢铁企业PLC 掌握在转炉上的应用案例进行肯定的讨论与分析。关键词: PLC 掌握。转炉。应用案例中图分类号: U2
2、82文献标识码: A文章编号: 1006-4311(2021 )26-0129-03作者简介:李国伟( 1979- ),男,山东济南人,讲师,高级技师,国内拜访学者,现从事电力电子及电气传动、机电一体化技术等方面的讨论。0 引言近年来,随着 PLC 在工业掌握中的应用面越来越广,其对工业企业的影响也越来越大,必需保证PLC 掌握系统的牢靠性。炼轧厂新建转炉系统在运行初期,技术部就面临六个常见技术问题:通讯网络的高速、高效数据传递。 方坯拉矫机的平稳出力。板坯夹送辊电机的负荷平稳。氧枪提升时的钢绳放松与抖动。四台转炉倾动电机的负荷平稳。谐波干扰。本文将依据PLC掌握技术的特点,针对这六项技术问题
3、讨论有效的应计策略,以确保系统稳固可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结运行,同时提高系统的运行效率。1 自动掌握系统组成在该钢铁企业中,其转炉自控系统为2 台 S7-300PLC 以及 1 台 S7-400 主站,在两者之间通过光纤组网架设实现数据的通信功能,而在主站下也设有一定数量的远程从站,以开放工作总线的模式来设计主站、从站之间的通信功能。同时,该企业互联网通过针对性系统软件的设计与调试,针对3 个操作站的生产过程进行全方位监控。图1 表示自控系统构成。2 自动掌握系统功能在该转炉自控系统中,其一级自动化使用了 S7-400PLC 作为该系统的中心,二级自动化就使用了 WIN
4、CC 6.2 与 STEP7 5.4 作为该系统的检测与编程软件。上位机方面,其通过互联网的应用同 S7-400PLC 实现连接,以此在实现对次序规律掌握的基础上,增加信号传输、数据采集、报警以及联动联锁控制等功能。2.1 工程师与操作站系统工程师站主要通过STEP 7 软件进行操控,详细负责本系统中3 台 PLC站点系统的的址安排、硬件组态以及程序设计开发等工作。结构化编程方面, 第一将不同功能模块整合成一套完整的掌握系统,在软件方面针对系统干扰性设 置相 应的 抗 干扰 措施 。 而 在操 作员 站 中 , 就 通 过 WINCC6.2以及WINDOWS系统的应用作为本系统的人机界面,并通
5、过监控软件的应用实现整个系统的正常有序运行,并且除了上述功能外,其仍具有报警、报表打印和信 息归档等功能。2.2 转炉本体 PLC 主站可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结主站的功能是实现氧枪升降、散装料胶料以及转炉倾动等的自动化掌握,它 可以对不同元素如氮气、氧气、水压力实施联锁掌握,并且能检测系统流量。 在水冷系统以及氧枪冷却系统中,其通过监控相关材料温度变化情形自动生成 变化曲线,一旦系统操作过程反常,可准时发送报警信息,通过以太网将这部 分监控所获得的数据在操作站与PLC 之间进行传送,整个转炉生产过程由系统人机界面进行有效监控。2.2.1 氧枪升降掌握系统有两处位置可以实
6、现该项操作,即氧枪机操作箱以及炉前主控室这两处,无论是在哪一区域进行操作,都能使氧枪自动升降。由于转炉PLC 中的数字量模板可实现对各项数据的采集、处理和传输等,变频器只要接收到相关的信号就会自动进行氧枪升降掌握,这就是系统的开关信号。氧枪减速机轴上一般都装有增量编码器,用以定位氧枪升降高度,且在氧枪开、闭氧时也能调控 风机的运转速度。将编码器脉冲信号传输到变频器中、与目标信号进行比较处 理后,将此信号反馈到PLC 中,经 PLC 通过该信号对氧枪高度进行定位。工作人员只需操作主站运算机即可完成画面操控任务。2.2.2 转炉倾动掌握转炉倾动掌握主要由操作员在炉后操作室以及主控室手动操作完成。为
7、了完成操作任务,操作员可以在主操作台对炉后操作室和主控室这两个操作的点进行适当的切换。炉后操作室和主控室一般都装有主令开关,当操作员选定相关操作点后,主令开关就会依据操作员的挑选情形自动前摇或后摇,然后这个结果会以硬线应用的方法传递给变频器,之后变频器依据接收到的信息。指令电机进行有效的操作。另外,在减速机轴上也装有具备零位联锁功能的主令掌握可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结器,钢温度和炉倾角温度也能够在运算机画面上显示出来。2.2.3 安全限位与联锁在系统的整个运行过程中,要想确保转炉始终处于正常运行的状态,必需设置现场设备的联锁回路,同时保证相关设备可以识别传输和处理后的联锁
8、信 号。为了最大程度的削减人员和设备缺失,应在主操作台和炉后操作台两处都设置紧急停止按钮,这样即使显现意外情形,也能够在最短的时间内使设备停止运行,等到设备复原正常状态时,再按下按钮复位即可。在炉体施工方面,需要保证烟罩、氧枪在上升到设计高度、且整个装置没有发生油路故障时才能够进行倾动,以此最大程度的防止可能对设备造成的损 坏。氧枪必需在炉体归于零位后才可以升降,假如炉体没有处于零位,会使氧枪显现钢丝绳卷反甚至被折断的情形。假如氧枪中氧气压力、氧枪冷却水及其流量所具有的温差同设定值之间的偏差超出预定值,就能够在系统掌握下自动提抢,防止事故显现,且在氧枪达到开氧点时能够提高风机转速,并在停吹时自
9、动转为低速。此外,为了保证在实际冶炼过程中氧枪不显现乱绳或断绳现 象,氧枪左、右两侧的钢丝绳应当安装张力检测系统,在实际张力严峻偏离设定值时自动停止氧枪的升降,同时为规避氧枪断电事故,系统中仍装配了事故启动马达,以确保在问题显现时能够自动提枪,防止发生安全事故。2.2.4 散装料下料由主控室操作站完成散装料的称量和配料工作。操作员通过操控相关运算机系统进行称量和配料。自动下料时,第一称量下料量,然后是振捣,如提前量和实际称量值同称量设定值之间的差值是一样的,那么振料机就会停止振料, 直到称量斗关到位后,才会进行下一步的操作,称量完毕后将称量斗汇总料下可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳
10、总结到钢水内完成加料任务。可以说, PLC 自动掌握技术在该项操作中的应用,不仅能确保各项工作按预定次序依次完成,同时可以有效提高系统运行的稳固性以及称量配料的精确性。3转炉炼钢 PLC 掌握室配置及掌握流程详细配置情形及掌握流程详见图2 和图 3。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4转炉 PLC 掌握系统常见技术问题系统运行中,运行部门经常要面临六项技术问题:通讯网络的高速、高效数据传递。方坯拉矫机的平稳出力。板坯夹送辊电机的负荷平稳。氧枪提升时的钢绳放松与抖动。四台转炉倾动电机的负荷平稳。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结谐波干扰。5 针对六项常见技术问题的应计
11、策略5.1 针对 技术问题的掌握策略炼轧厂新建转炉工程选用的工艺装备都是在世界范畴内都特别先进的,该工 程的周期是十八个月,总投资达5.02 亿元,设计才能为年产钢二百万吨。针对系统掌握中有可能显现的技术问题,我们改进了传统的掌握系统,选用了当今世界最先进的德国西门子公司的掌握系统,该系统包括该公司的PLC、通讯、工控软件及传动掌握产品,通过利用该掌握系统可实现对整个工程的过程及拖动掌握任务。该工程中采纳的掌握系统具有采集过程数据、掌握系统设备、监视运行状态等功能,这些功能是由上位监控系统实现的,除此之外,上位监控系统仍具有其他工业数据的采集、打印、报表生成和数据备份等工作。PLC 系统与传动
12、掌握系统间采纳的是 PROFIBUS-DP总线通讯方式,该方式是由西门子公司第一提出的,不仅能有效掌握信号,仍能够实现数据的高速传递和交换。另外,该系统中各个子系统PLC 与其系统设备之间有充分的信号线连接,如此一来,即使某个子系统显现意外情形,也不至于全军覆没,未被波及的系统依旧可以正 常运行。该工程中最大的难点在于四台转炉倾动电机的负荷平稳,要求其必需满意高速响应、高掌握精度、高安全牢靠性能。传统的掌握装置很难满意上述要求,但是由于本课题选用的是西门子公司的全沟通MASTERDRIVE6SE70 系列变频器产品,再加上其协作西门子公司的PLC、PROFIBUS-DP通讯网络构建起高性能的传
13、动系统,有效的解决了传统掌握装置中存在的弊端,满意了上述该可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结工程中的技术要求。不仅如此,它仍大大提高了掌握的响应速度和掌握精度, 成效明显。5.2 抗干扰措施供电系统中一般都存在大量的高次谐波,这会严峻威逼本转炉系统的正常运行,对此,我们针对本系统特点设计了以下抗干扰措施:5.2.1 接的在接的方面,我们将运算机以单独的方式进行接的,保证接的电阻掌握在1.0 以内,并保持电气接的的独立性,防止由于接的环在接的线位置上产生接的电流引发不必要的误操作。5.2.2 通信电缆辐射我们以钢管敷设的方式对 DP 网线以及以太网光缆进行敷设,并保证电力电缆间能够
14、以分开的方式进行敷设。全部信号线走单独的电缆桥架,且对进入到PLC 中的信号电缆都挑选了具有屏蔽功能的电缆设备,以此起到排除耦合干扰以及辐射干扰的作用。5.2.3 模拟量输入信号滤波对于进入到 PLC 系统中的模拟量,我们在保证这部分输入信号实际进入到模拟量通道之前就通过光电隔离器的应用对可能存在的串模干扰进行了排除,以 此起到了提升通道信噪比的成效。5.2.4 电源隔离对于实现系统完成自动掌握的电源,我们特的为其支配了独立、具有屏蔽的隔离变压器供电,并保证该隔离变压器外壳能够以单独的形式接的,以此在同 强电设备电位以及PLC 进行良好隔离的基础上有效降低来自供电线路的干扰,可编辑资料 - -
15、 - 欢迎下载精品名师归纳总结同时,其仍能够有效防止 PLC 系统显现误动作。5.2.5 程序设计在掌握系统程序方面,为了防止模拟量瞬时干扰现象,应用了数字滤波技术,在输入信号方面,为了尽量防止显现误信号,应用了锁存和指令对比技术。6 应用成效经过一系列的改造,现场掌握站在与设备自带PLC 通讯系统实现了Profibus_FMS控 制 , 其 通 讯介 质 为 屏 蔽 双 绞 线 , 通 讯 速 率 最 大 可达1.5Mbit/s。 10KV及各变电所的相关信号,通过智能继电爱护装置及智能空气 断路器、用PROFIBUSDP的通讯方式与现场掌握站交换数据,每个间隔保 护及测量装置均作为现场掌握
16、站的从站。现场掌握站采纳西门子S7 400 PLC , CPU 采纳 4163DP高档 CPU ,不仅有效降低了人工劳动强度,也大大提高了运算效率和生产效率。且由于操作画面可以实时的传播出来,相关人员的系统操作难度有效降低了,系统设计更为人性化,对底吹及氮封系统的改进大大节约了氮气,提高了各钢种冶炼质量,同时进一步降低可冶炼成本。事实证明, 采纳西门子自控系统掌握整个工程的实施是可行的,在采纳该掌握装置的过程中不仅整个系统运行比较稳固,而且使用成效良好,不仅事故的发生率大大降低了,而且取得了良好的经济效益。西门子自动系统不仅表达了其生产公司的聪明,属于国际先进的掌握体系,同时该自控系统也是完全
17、符合相关国际组织的规范标准的。7 结论可以说,转炉是炼钢生产过程中特别重要的一个环节,通过PLC 在转炉上的可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结应用,对于转炉工作的稳固、高效开展具有特别积极的意义。在上文中,我们对 PLC 掌握在转炉上的应用案例进行了肯定的讨论,具有较好的讨论与应用价值,建议将本文所述掌握系统进一步推广应用到更多工业领域,通过提升设备自动化掌握水平来提高生产效率和经济效益。参考文献:1 王俊国.PLC 自动化掌握系统在炼钢厂转炉炼钢中的应用讨论J.自动化应用, 2021 (07 ): 55-58.2 王岚潇,李明,刘宇飞 .PLC 在转炉电气掌握系统中的应用及改进 J. 自动化应用, 2021 (03 ): 77-78.3 冯浩源.空压机变频节能改造的运用与讨论 J.自动化应用, 2021 ( 04 ): 106-107.4 沈玉凤.无人值守泵站自动化技术改造案例 J.自动化应用, 2021 ( 05 ): 155-156.5 薄涛,王霞 .PLC 在转炉炼钢过程中的应用J. 数字技术与应用,2021( 01 ): 44-45.6 杨可,刘志鹏 .浅谈铜转炉中余热锅炉的PLC 掌握J. 科技创新导报, 2021 ( 05 ): 13-15.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载
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