鐵水倒罐站鐵水測溫、取樣自動控制系統開發

楊蘭萍，王永春，朱 海

（1山東省冶金科學研究院，山東 濟南250014；2濟南黃河河務局天橋黃河河務局，山東 濟南250032）

鐵水倒罐站鐵水測溫、取樣自動控制系統開發

楊蘭萍1，王永春1，朱 海2

（1山東省冶金科學研究院，山東 濟南250014；2濟南黃河河務局天橋黃河河務局，山東 濟南250032）

采用西門子Step 7 V5.4對變頻器、編碼器進行網絡組態，讀取各設備控制參數，利用西門子Wincc V6.2設計中控室監控界面，開發了鐵水倒罐站測溫、取樣自動控制系統，可在中控室設定、顯示測溫取樣裝置的測溫位，實現對測溫取樣裝置的準確定位，應用表明，測溫精度可達到0.5%，停止過程中不會出現滑行現象。

鐵水罐；測溫取樣裝置；自動控制；編碼器

1 前言

鐵水溫度與含硅量是轉爐煉鋼的重要輸入參數。長時間以來，煉鋼生產過程中一直通過觀察和人工測溫判斷鐵水實時溫度，依靠人工直接觀察高溫鐵水的理化特征評判硅含量乃至物理熱及化學熱，難免會出現人為誤差；同樣，使用人工測溫，工作勞動強度大，操作難度高，容易產生測量誤差。為此，開發鐵水測溫、取樣自動控制系統，以降低勞動強度與操作難度，提高監測精度。

2 測溫、取樣自動控制系統

鐵水倒罐站系統為煉鋼系統的重要組成部分，主要設備有：魚雷罐車、鐵水稱量臺車、測溫取樣裝置。該系統是為轉爐供應鐵水的中轉站，由鐵水魚雷罐車運來后在倒罐坑內倒入鐵水罐，稱量臺車稱重后運至測溫位，用測溫取樣裝置測溫取樣，再運到吊包位由行車吊到鐵水預處理后，進入轉爐煉鋼。

2.1 硬件組成

控制系統組成：PLC選用Siemens S7-300控制系 統（CPU：6ES7 315-2DP），ET200M 遠 程 站（IM153-1），測溫取樣裝置遠程控制箱由Turk系列模塊控制；CPU通過Profibus-DP網絡實現對遠程控制站及其他聯網設備的控制，包括4臺Powerflex 700 s變頻器（分別控制2臺鐵水稱量臺車與2臺測溫取樣槍）、2套Sickatm60-p系列增量式多圈編碼器（用于監測測溫取樣裝置位置）。另外，該系統還與鐵水倒罐通風除塵系統及鐵水預處理系統進行聯網通訊，實現數據的交互應用。

2.2 軟件組成

測溫取樣自動控制系統下位編程軟件采用西門子Step 7 V5.4，通過該編程軟件對變頻器、編碼器進行網絡組態，讀取各設備控制參數，并向各設備發送多個控制指令，完成對變頻器、編碼器的精確控制；上位機中控室監控軟件采用西門子Wincc V6.2，設計中控室監控界面，其功能有：設定、顯示測溫取樣裝置的測溫位；顯示測溫取樣裝置、稱量臺車變頻器的運行方向、運行狀態、故障信息，測溫取樣裝置、稱量臺車操作狀況；測溫取樣裝置的上下限位到位信號、稱量臺車限位，測溫取樣裝置精確到毫米的實時位置信息，測溫取樣裝置實時取樣溫度，稱量臺車鐵水重量；變頻器的故障復位。

2.3 測溫、取樣裝置的控制方式

測溫取樣裝置的操作方式分為自動操作與手動操作。自動方式：在操作箱上選擇自動方式，測溫取樣裝置下行至測溫位停止，延時3 s后自動上升至上限位后停止。當測溫取樣裝置上行到離上限500 mm，或下行至離測溫位800 mm處，變頻器對測溫取樣裝置進行減速。其中測溫位由操作人員根據鐵水罐內液位高度自主設定。手動方式：在操作箱上選擇手動方式，按下下降按鈕，測溫取樣裝置下行，按上升按鈕，測溫取樣裝置上行，按停止按鈕，則測溫取樣裝置停止；在上行過程中如沒有停止信號，在上限時停止，同樣下行時在下限停止。在測溫取樣裝置上行到離上限500 mm，或下行至離測溫位800 mm處，變頻器對測溫取樣裝置進行減速。在正常工作中一般采用自動操作方式，只有在檢修或者非正常工作狀態下采用手動操作方式，手動操作方式具有優先操作權。

2.4 監測測溫取樣裝置位置

由于鐵水罐內的液面高度不定，測溫位相應調整，檢測測溫取樣裝置相對于上限的絕對位置，由生產人員通過設定測溫位就可固定位置。

對于測溫取樣裝置的定位有4個限位：上限、上上限、下限、下下限。由于實際運行過程中機械的原因，電機的抱閘在測溫取樣裝置停止時不能完全抱住，使得測溫取樣裝置有滑行現象，而出現燒毀測溫取樣裝置探頭的現象，無法滿足實際測溫需要。這時可用編碼器檢測，由PLC讀取編碼器碼值，經程序計算出測溫取樣裝置對應上限的絕對位置，在測溫取樣裝置距上限500 mm或距測溫位800 mm時，測溫取樣裝置先進行一定程度的減速，再到上限、測溫位等位置時便能及時停止，從而解決停止過程中的滑行問題。

2.5 測溫取樣裝置位置的檢測及計算方法

PLC通過Profibus-DP總線實時讀取編碼器碼值，并由程序通過公式計算出測溫取樣裝置位置：

其中：D為上下限的絕對距離值，Ms為在上限讀取編碼器碼值，Mx為在下限讀取碼值，k為系數，P為測溫取樣裝置的當前位置，H為上限位置，M為當前碼值。

為避免編碼器的碼值跑飛，在上限時對編碼器進行校正，即給編碼器寫入一個恰當的碼數，并以這個數為基準進行數據的計算。這樣，系數為每次計算所得，避免了由于每次上下限的碼差不同，而系數卻為固定值所造成的位置偏差。測溫取樣裝置的測量位置準確，方便生產人員操作。

3 應用效果

鐵水測溫、取樣自動控制系統應用后，可在中控室設定、顯示測溫取樣裝置的測溫位，實現對測溫取樣裝置的準確定位，精準調整下槍位置，測溫精度達到0.5%，沒有再出現滑行現象，降低了操作人員的勞動強度與操作難度，提高了監測精度與工作效率，使用方便、可靠。

Development of Temperature Measuring and Sampling Automatic Control System in Ladle Preparation Station

YANG Lan-ping1,WANG Yong-chun1,ZHU Hai2
（1 Shandong Metallurgical Research Institute,Jinan 250014,China;2 Yellow River Tianqiao Bureau of Yellow River Jinan Bureau,Jinan 250032,China）

Making the transducer and encoder network configuration by Siemens Step 7 V5.4 for reading the control parameters of individual equipment and designing the monitoring interface in the central control room,temperature measuring and sampling automatic control system in ladle preparation station was developed.The temperature measuring location of temperature measuring and sampling device can be set and displayed to realize the accurate location of the device.Applications showed that the temperature measurement accuracy reached 0.5%and the slippage did not occurred in stop course.

iron ladle;temperature measuring and sampling device;automatic control;encoder

TP273

A

1004-4620（2010）04-0059-02

2010-03-25

楊蘭萍，女，1977年生，2002年畢業于濟南大學工業自動化專業?，F為山東省冶金科學研究院助理工程師，從事電氣自動化技術工作。