PLC在轉(zhuǎn)爐副槍控制中的應(yīng)用

成少強(qiáng)+朱美玲+董志義

摘 要：隨著工業(yè)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC工業(yè)控制系統(tǒng)為各式各樣的自動化控制設(shè)備提供了可靠的控制應(yīng)用。在具體實踐中，采用S7-400中央處理器和PROFIBUS DP通訊協(xié)議，并利用現(xiàn)場電氣檢測元件為PLC REMOTE I/O提供的檢測信號，可達(dá)到順序控制副槍系統(tǒng)的目的。通過介紹PLC工業(yè)控制系統(tǒng)，闡述了PLC在轉(zhuǎn)爐副槍控制中的應(yīng)用特點。

關(guān)鍵詞：PLC系統(tǒng)；副槍工控技術(shù)；煉鋼；自動運行

中圖分類號：TF345 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）20-0026-01

副槍是轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)中重要的固定設(shè)備之一，它不僅替代了生產(chǎn)過程中手動測溫、定碳、取樣等環(huán)節(jié)，縮短了煉鋼過程中測量、取樣的時間，還促使副槍快速穿梭于轉(zhuǎn)爐中卷揚系統(tǒng)和安裝探頭的機(jī)械手及其他輔助設(shè)備之間。

采用可編程控制器（PLC）作為核心控制器，可通過變頻器為副槍提供上升和下降的功能，冷卻水系統(tǒng)為副槍提供保護(hù)，在副槍的槍體內(nèi)安裝測量線路，并由副槍的機(jī)械手將測量用的探頭安裝在副槍上。探頭通過測量補(bǔ)償導(dǎo)線將測量信號傳送至二次表，由二次表將這些信號處理成溫度值、碳含量、氧電勢等我們需要的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)傳送至二級系統(tǒng)，二級系統(tǒng)可利用數(shù)據(jù)控制煉鋼質(zhì)量。此外，通過二級系統(tǒng)可計算得出煉鋼需要多少氧氣和燃料。

1 系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)

該控制系統(tǒng)由PLC系統(tǒng)和中央管理工作站組成，采用PLC及其遠(yuǎn)程I/O和觸摸屏OP，HMI采用工業(yè)級計算機(jī)，系統(tǒng)配置了通訊設(shè)備附件，比如OLM、計算機(jī)網(wǎng)卡等，可實現(xiàn)副槍系統(tǒng)的全自動運行。該系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)如圖1所示。

通過PLC系統(tǒng)和觸摸屏可以在現(xiàn)場控制系統(tǒng)、執(zhí)行命令和顯示副槍的狀態(tài)信息。HMI人機(jī)界面可提供信息、狀態(tài)和操作遠(yuǎn)程管理，其中包含PLC和觸摸屏的信息通訊。PLC為整個系統(tǒng)的核心，其編制的程序可作為自動化控制的手段。整個副槍系統(tǒng)包括卷揚系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、機(jī)械手系統(tǒng)和測量系統(tǒng)等?？刂圃O(shè)備和器件包括升降小車、垂直軌道、橫移軌道、變頻器、電機(jī)、傳感檢測元件、電動閥和測溫表等。

PLC容易與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個整體，從而具備擴(kuò)展功能。其接口簡單，可與現(xiàn)場檢測元件快速連接，且電纜敷設(shè)量小，特別適用于煉鋼廠等高溫粉塵環(huán)境。此外，PLC還具備故障率低、可靠性高等優(yōu)點。

2 PLC在副槍系統(tǒng)順序控制中的運用

2.1 順控過程

順控自動操作過程為：副槍探頭自動從探頭箱內(nèi)伸出→將探頭提升至翻轉(zhuǎn)臂→翻轉(zhuǎn)臂將探頭從水平方向轉(zhuǎn)為垂直方向→橫移臂將翻轉(zhuǎn)臂上的探頭運送至副槍的正下方→副槍自動下降到指定位置并完成探頭的安裝→橫移臂撤回至等待位→副槍自動下槍測量→完成測量后副槍提升至特定位置→橫移臂移動到副槍正下方→橫移機(jī)械手自動抓住探頭→副槍向上提至指定位置→橫移臂將拔出的探頭移動至拋棄位并扔下→橫移臂回到起始位置。該自動控制屬于順序控制系統(tǒng)，每一步順序控制按照操作副槍流程的要求和副槍配套的機(jī)電設(shè)備的特點設(shè)定和運行。

2.2 PLC程序軟件設(shè)計

按照設(shè)備和I/O定義規(guī)劃程序構(gòu)架，并根據(jù)副槍系統(tǒng)的工藝要求分塊程序（比如FC、FB、DB和OB等）；合理利用PLC系統(tǒng)軟件中的指令（比如移動、時間、尋址等）定義RI/O的信號名稱，并利用系統(tǒng)軟件提供的方法編寫各個程序塊；通過硬件RI/O打點測試、軟件調(diào)試、單體試車、系統(tǒng)總調(diào)等調(diào)試不斷完善和修改程序；進(jìn)行冷試車和熱負(fù)荷試車。值得注意的是，分塊結(jié)構(gòu)的程序要根據(jù)副槍的工藝特點分成多個簡單的、規(guī)模較小的控制任務(wù)，使每一個任務(wù)對應(yīng)一個子程序塊，并在子程序中編制PLC控制程序，最后由一個主程序統(tǒng)一管理，以備調(diào)用。

3 結(jié)束語

該系統(tǒng)主要以西門子S7-400為中心處理器，達(dá)到了順序控制副槍系統(tǒng)的目的。在傳統(tǒng)的測量方法中，需要停止吹煉以搖平轉(zhuǎn)爐，并手動測溫，完畢后再搖正轉(zhuǎn)爐繼續(xù)吹煉。采用上副槍測量后，不用停止吹煉就可以測量爐內(nèi)鋼水的成分和溫度，每爐鋼的冶煉時間也縮短了7～8 min，從而提高了轉(zhuǎn)爐的產(chǎn)量。

參考文獻(xiàn)

[1]崔堅.西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[2]劉鍇，周海.深入淺出西門子S7-300PLC[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.

〔編輯：張思楠〕

摘 要：隨著工業(yè)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC工業(yè)控制系統(tǒng)為各式各樣的自動化控制設(shè)備提供了可靠的控制應(yīng)用。在具體實踐中，采用S7-400中央處理器和PROFIBUS DP通訊協(xié)議，并利用現(xiàn)場電氣檢測元件為PLC REMOTE I/O提供的檢測信號，可達(dá)到順序控制副槍系統(tǒng)的目的。通過介紹PLC工業(yè)控制系統(tǒng)，闡述了PLC在轉(zhuǎn)爐副槍控制中的應(yīng)用特點。

關(guān)鍵詞：PLC系統(tǒng)；副槍工控技術(shù)；煉鋼；自動運行

中圖分類號：TF345 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）20-0026-01

副槍是轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)中重要的固定設(shè)備之一，它不僅替代了生產(chǎn)過程中手動測溫、定碳、取樣等環(huán)節(jié)，縮短了煉鋼過程中測量、取樣的時間，還促使副槍快速穿梭于轉(zhuǎn)爐中卷揚系統(tǒng)和安裝探頭的機(jī)械手及其他輔助設(shè)備之間。

采用可編程控制器（PLC）作為核心控制器，可通過變頻器為副槍提供上升和下降的功能，冷卻水系統(tǒng)為副槍提供保護(hù)，在副槍的槍體內(nèi)安裝測量線路，并由副槍的機(jī)械手將測量用的探頭安裝在副槍上。探頭通過測量補(bǔ)償導(dǎo)線將測量信號傳送至二次表，由二次表將這些信號處理成溫度值、碳含量、氧電勢等我們需要的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)傳送至二級系統(tǒng)，二級系統(tǒng)可利用數(shù)據(jù)控制煉鋼質(zhì)量。此外，通過二級系統(tǒng)可計算得出煉鋼需要多少氧氣和燃料。

1 系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)

該控制系統(tǒng)由PLC系統(tǒng)和中央管理工作站組成，采用PLC及其遠(yuǎn)程I/O和觸摸屏OP，HMI采用工業(yè)級計算機(jī)，系統(tǒng)配置了通訊設(shè)備附件，比如OLM、計算機(jī)網(wǎng)卡等，可實現(xiàn)副槍系統(tǒng)的全自動運行。該系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)如圖1所示。

通過PLC系統(tǒng)和觸摸屏可以在現(xiàn)場控制系統(tǒng)、執(zhí)行命令和顯示副槍的狀態(tài)信息。HMI人機(jī)界面可提供信息、狀態(tài)和操作遠(yuǎn)程管理，其中包含PLC和觸摸屏的信息通訊。PLC為整個系統(tǒng)的核心，其編制的程序可作為自動化控制的手段。整個副槍系統(tǒng)包括卷揚系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、機(jī)械手系統(tǒng)和測量系統(tǒng)等?？刂圃O(shè)備和器件包括升降小車、垂直軌道、橫移軌道、變頻器、電機(jī)、傳感檢測元件、電動閥和測溫表等。

PLC容易與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個整體，從而具備擴(kuò)展功能。其接口簡單，可與現(xiàn)場檢測元件快速連接，且電纜敷設(shè)量小，特別適用于煉鋼廠等高溫粉塵環(huán)境。此外，PLC還具備故障率低、可靠性高等優(yōu)點。

2 PLC在副槍系統(tǒng)順序控制中的運用

2.1 順控過程

順控自動操作過程為：副槍探頭自動從探頭箱內(nèi)伸出→將探頭提升至翻轉(zhuǎn)臂→翻轉(zhuǎn)臂將探頭從水平方向轉(zhuǎn)為垂直方向→橫移臂將翻轉(zhuǎn)臂上的探頭運送至副槍的正下方→副槍自動下降到指定位置并完成探頭的安裝→橫移臂撤回至等待位→副槍自動下槍測量→完成測量后副槍提升至特定位置→橫移臂移動到副槍正下方→橫移機(jī)械手自動抓住探頭→副槍向上提至指定位置→橫移臂將拔出的探頭移動至拋棄位并扔下→橫移臂回到起始位置。該自動控制屬于順序控制系統(tǒng)，每一步順序控制按照操作副槍流程的要求和副槍配套的機(jī)電設(shè)備的特點設(shè)定和運行。

2.2 PLC程序軟件設(shè)計

按照設(shè)備和I/O定義規(guī)劃程序構(gòu)架，并根據(jù)副槍系統(tǒng)的工藝要求分塊程序（比如FC、FB、DB和OB等）；合理利用PLC系統(tǒng)軟件中的指令（比如移動、時間、尋址等）定義RI/O的信號名稱，并利用系統(tǒng)軟件提供的方法編寫各個程序塊；通過硬件RI/O打點測試、軟件調(diào)試、單體試車、系統(tǒng)總調(diào)等調(diào)試不斷完善和修改程序；進(jìn)行冷試車和熱負(fù)荷試車。值得注意的是，分塊結(jié)構(gòu)的程序要根據(jù)副槍的工藝特點分成多個簡單的、規(guī)模較小的控制任務(wù)，使每一個任務(wù)對應(yīng)一個子程序塊，并在子程序中編制PLC控制程序，最后由一個主程序統(tǒng)一管理，以備調(diào)用。

3 結(jié)束語

該系統(tǒng)主要以西門子S7-400為中心處理器，達(dá)到了順序控制副槍系統(tǒng)的目的。在傳統(tǒng)的測量方法中，需要停止吹煉以搖平轉(zhuǎn)爐，并手動測溫，完畢后再搖正轉(zhuǎn)爐繼續(xù)吹煉。采用上副槍測量后，不用停止吹煉就可以測量爐內(nèi)鋼水的成分和溫度，每爐鋼的冶煉時間也縮短了7～8 min，從而提高了轉(zhuǎn)爐的產(chǎn)量。

參考文獻(xiàn)

[1]崔堅.西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[2]劉鍇，周海.深入淺出西門子S7-300PLC[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.

〔編輯：張思楠〕

摘 要：隨著工業(yè)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC工業(yè)控制系統(tǒng)為各式各樣的自動化控制設(shè)備提供了可靠的控制應(yīng)用。在具體實踐中，采用S7-400中央處理器和PROFIBUS DP通訊協(xié)議，并利用現(xiàn)場電氣檢測元件為PLC REMOTE I/O提供的檢測信號，可達(dá)到順序控制副槍系統(tǒng)的目的。通過介紹PLC工業(yè)控制系統(tǒng)，闡述了PLC在轉(zhuǎn)爐副槍控制中的應(yīng)用特點。

關(guān)鍵詞：PLC系統(tǒng)；副槍工控技術(shù)；煉鋼；自動運行

中圖分類號：TF345 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）20-0026-01

副槍是轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)中重要的固定設(shè)備之一，它不僅替代了生產(chǎn)過程中手動測溫、定碳、取樣等環(huán)節(jié)，縮短了煉鋼過程中測量、取樣的時間，還促使副槍快速穿梭于轉(zhuǎn)爐中卷揚系統(tǒng)和安裝探頭的機(jī)械手及其他輔助設(shè)備之間。

采用可編程控制器（PLC）作為核心控制器，可通過變頻器為副槍提供上升和下降的功能，冷卻水系統(tǒng)為副槍提供保護(hù)，在副槍的槍體內(nèi)安裝測量線路，并由副槍的機(jī)械手將測量用的探頭安裝在副槍上。探頭通過測量補(bǔ)償導(dǎo)線將測量信號傳送至二次表，由二次表將這些信號處理成溫度值、碳含量、氧電勢等我們需要的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)傳送至二級系統(tǒng)，二級系統(tǒng)可利用數(shù)據(jù)控制煉鋼質(zhì)量。此外，通過二級系統(tǒng)可計算得出煉鋼需要多少氧氣和燃料。

1 系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)

該控制系統(tǒng)由PLC系統(tǒng)和中央管理工作站組成，采用PLC及其遠(yuǎn)程I/O和觸摸屏OP，HMI采用工業(yè)級計算機(jī)，系統(tǒng)配置了通訊設(shè)備附件，比如OLM、計算機(jī)網(wǎng)卡等，可實現(xiàn)副槍系統(tǒng)的全自動運行。該系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)如圖1所示。

通過PLC系統(tǒng)和觸摸屏可以在現(xiàn)場控制系統(tǒng)、執(zhí)行命令和顯示副槍的狀態(tài)信息。HMI人機(jī)界面可提供信息、狀態(tài)和操作遠(yuǎn)程管理，其中包含PLC和觸摸屏的信息通訊。PLC為整個系統(tǒng)的核心，其編制的程序可作為自動化控制的手段。整個副槍系統(tǒng)包括卷揚系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、機(jī)械手系統(tǒng)和測量系統(tǒng)等?？刂圃O(shè)備和器件包括升降小車、垂直軌道、橫移軌道、變頻器、電機(jī)、傳感檢測元件、電動閥和測溫表等。

PLC容易與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個整體，從而具備擴(kuò)展功能。其接口簡單，可與現(xiàn)場檢測元件快速連接，且電纜敷設(shè)量小，特別適用于煉鋼廠等高溫粉塵環(huán)境。此外，PLC還具備故障率低、可靠性高等優(yōu)點。

2 PLC在副槍系統(tǒng)順序控制中的運用

2.1 順控過程

順控自動操作過程為：副槍探頭自動從探頭箱內(nèi)伸出→將探頭提升至翻轉(zhuǎn)臂→翻轉(zhuǎn)臂將探頭從水平方向轉(zhuǎn)為垂直方向→橫移臂將翻轉(zhuǎn)臂上的探頭運送至副槍的正下方→副槍自動下降到指定位置并完成探頭的安裝→橫移臂撤回至等待位→副槍自動下槍測量→完成測量后副槍提升至特定位置→橫移臂移動到副槍正下方→橫移機(jī)械手自動抓住探頭→副槍向上提至指定位置→橫移臂將拔出的探頭移動至拋棄位并扔下→橫移臂回到起始位置。該自動控制屬于順序控制系統(tǒng)，每一步順序控制按照操作副槍流程的要求和副槍配套的機(jī)電設(shè)備的特點設(shè)定和運行。

2.2 PLC程序軟件設(shè)計

按照設(shè)備和I/O定義規(guī)劃程序構(gòu)架，并根據(jù)副槍系統(tǒng)的工藝要求分塊程序（比如FC、FB、DB和OB等）；合理利用PLC系統(tǒng)軟件中的指令（比如移動、時間、尋址等）定義RI/O的信號名稱，并利用系統(tǒng)軟件提供的方法編寫各個程序塊；通過硬件RI/O打點測試、軟件調(diào)試、單體試車、系統(tǒng)總調(diào)等調(diào)試不斷完善和修改程序；進(jìn)行冷試車和熱負(fù)荷試車。值得注意的是，分塊結(jié)構(gòu)的程序要根據(jù)副槍的工藝特點分成多個簡單的、規(guī)模較小的控制任務(wù)，使每一個任務(wù)對應(yīng)一個子程序塊，并在子程序中編制PLC控制程序，最后由一個主程序統(tǒng)一管理，以備調(diào)用。

3 結(jié)束語

該系統(tǒng)主要以西門子S7-400為中心處理器，達(dá)到了順序控制副槍系統(tǒng)的目的。在傳統(tǒng)的測量方法中，需要停止吹煉以搖平轉(zhuǎn)爐，并手動測溫，完畢后再搖正轉(zhuǎn)爐繼續(xù)吹煉。采用上副槍測量后，不用停止吹煉就可以測量爐內(nèi)鋼水的成分和溫度，每爐鋼的冶煉時間也縮短了7～8 min，從而提高了轉(zhuǎn)爐的產(chǎn)量。

參考文獻(xiàn)

[1]崔堅.西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[2]劉鍇，周海.深入淺出西門子S7-300PLC[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.

〔編輯：張思楠〕