PLC控制系統在煉鋼廠喂絲機設計應用

劉 奕（山東省濟南市山鋼股份濟南分公司檢修工程公司,濟南 250100）

PLC控制系統在煉鋼廠喂絲機設計應用

劉 奕
（山東省濟南市山鋼股份濟南分公司檢修工程公司,濟南 250100）

摘 要：文章闡述了PLC控制系統總體設計原則，并以以煉鋼廠喂絲機控制系統為例，分析PLC控制系統的設計與應用。

關鍵詞：PLC；喂絲機；程序

1 PLC控制系統設計應用遵守的原則

在PLC控制系統應用中，其設計所遵守的原則是其應用的基礎，當前，PLC種類非常多，其應用功能也越來越廣泛。因此，在安裝應用PLC控制系統控制設備時，首先對控制的設備運行規律及運行特點進行分析，在應用過程中可能出現的問題進行研究。根據研究的相關數據選擇合適的PLC型號，選擇合適的擴展模塊，然后進行軟件設計。設計完整后，還要保障PLC系統具備可靠供電性與可靠接地。具體來說要滿足以下四條：一是要滿足對控制設備的各項參數、性能指標要求，并留有余地； 二是在設計中，設計程序要充分保障控制系統的安全與穩定；三是在設計編程中，力求簡單，在能夠達到設備運行控制要求、設備安全穩定的基礎上，盡可能將控制系統設計的經濟、便于維護；四是要根據控制實際，PLC在選擇容量時，以便為以后控制任務的增加或者生產規模的擴大應預留一定的容量量，以后技術革新或擴大生產做準備。

2 喂絲機PLC控制系統設計應用

2.1 喂絲機在煉鋼工藝中的作用

喂線機是國內外冶金行業使用的一種先進的爐外精煉設備，主要用于將合金包芯線或鋁線以合理的速度、準確的數量射入鋼液深處，使之在鋼液中均勻彌散。該工藝是當今世界上最流行的“射線法爐外精煉技術”，目前國內外專家認為該工藝是一種理想的精煉方法。近年來，國內外大型鋼鐵企業都在積極推廣使用，收到了滿意的效果。使用喂線機可大大改善勞動條件，降低勞動強度，準確控制合金成分，實現爐前作業自動化，是提高鋼材質量，降低成本的有效途徑。喂絲過程中由于鋼水、鋼渣飛濺，使垂直升降管下端300～500mm范圍的管內、外結瘤，造成無法喂絲或通過水冷爐蓋時"卡口"，需要及時、快速更換垂直升降導管。針對問題，在設計時，可以為縮短垂直升降導管，在下端加裝1000mm的套管，把垂直升降導管的下端去除600mm，防止垂直升降導管結瘤堵管，在垂直升降導管外加裝1000mm的套管。當套管結瘤時，切除結瘤部分，通過調節套管長度保證喂絲垂直升降導管長度。這樣可縮短了維修時間，提高了喂絲效果，保證了絲線出口的垂直度，提高了鈣的吸收率，滿足鋼包爐喂絲工藝的高效生產要求。

2.2 喂絲機的結構

喂絲機主要裝置有包括由直/孔和導輪構成的導向校直、出絲角度調節，斷線報警以及主從動輪構成，在從動壓線輪上部，裝設有彈性壓緊機構，在喂絲機的變速齒輪軸與傳動齒輪軸上，各安裝一套主動送線輪。變速齒輪軸與傳動齒輪軸通過換向齒輪，實現送線輪同向運行，從動壓線輪通過一個扭矩桿壓向從動輪軸，扭矩桿關節處固定一與壓緊方向垂直的橫桿，主要用于把合金芯線（或鋁線）以合理的速度，準確的數量射入結晶器中，使之均勻彌散，達到脫氧，脫硫，改變夾雜物形態，提高鋼質，微調成分，改善澆鑄性能，節約合金降低鋼材成本等目的。

2.3 喂絲機系統的工藝流程

喂絲機的工藝流程主要有七大步驟：第一步是啟動期，此時喂絲機的導管與主動輪的狀態是攀升的。喂絲機開始喂絲前，崗位操作人員要設定好喂絲量，然后，行走電機帶動喂絲機平臺前進，到達前進限位開關時，喂絲機停止運行。

（1）喂絲機停止運行后，其導管快速下降，碰到下降限位開關時運行停止。

（2）此時，電氣控制系統的變頻調速器開始啟動，正轉，喂絲電機開始正方向運行，在達到設定預值時，喂絲機的主動輪開始下降喂絲，同時，喂絲計數器開始計數。

（3）當計數達到設定的數值后，喂絲機的主動輪開始升起。，喂絲電機在啟動變頻器反向作用下，啟動定時器。

（4）當定時器達到設定到值時，喂絲機的后主動輪開始下壓進行退絲，當退絲計數器達到絲設定值時，喂絲機的主動輪升起。變頻調速器停止運行。

（5）喂絲機的導管開始攀升，到達升起限位開關時，運行結束。

（6）最后是后退電機開始啟動，平臺后退到后退限位開關，喂絲一個流程完畢。

2.4 PLC控制系統在喂絲機的設計應用

（1）喂絲量的輸入方法和顯示。喂絲機的信息顯示與指令的輸入方法主要有兩種類型。一是通過發光二極管顯示控制系統在運行過程中的各種信息，但這種BCD碼利用發光二極管容易損壞，導致信息錯誤。二是利用ΤD-200C文本顯示器來輸入作業指令與地址，同時顯示各種信息。

（2）喂絲機系統可靠性設計。在PLC控制系統中，不但要求硬件不能有故障，同時強化軟件編輯能力，是設計程序滿足相關要求。

首先，為安全起見， 喂絲機的主動輪升降以及變頻器、導管升降以及平臺進退之間要具備要互鎖條件；二喂絲機系統是系統是一個順序功能控制；三是喂絲機系統具有手動和自動功能，控制系統如果出現問題，系統能夠快速時報警，大故障能夠通過相關指令結束系統運行。四是計數輸入一般選用2.5mm2的屏蔽雙絞電纜，接地務必安全可靠。

（3）喂絲機系統的控制程序。1）初始化階段。該流程主要包括手動自動切換、喂絲長度設定，復位計數器、報警、啟動等；2）喂絲機平臺前進階段。喂絲機平臺前進部分該過程在煉鋼爐起蓋后，喂絲機移動到煉鋼爐前，以便降下導管，準備喂絲。通過行進限位開關確保喂絲機平臺到達指定位置，并停止行走電機；3）導管下降階段。導管下降到位后直到退絲結束前，必須保證處于下降位置。 確保導管距鋼水表面有一個合理的距離，便于穿透鋼渣表面進入鋼水；4）喂絲退絲階段。在這部分設計中，喂絲與退絲過程要進行互鎖；喂絲要在喂絲電機達到設定的速度后在運行，這退絲過程結束。

3 結語

總之，PLC控制系統控制的鑄造喂絲機喂線技術對鋼包精煉處理后的鋼水質量起到進一步提高和完善的作用，使用該系統設備具有投資少、效益好的特點，自投入使用以來，得到了迅速的發展。在此程序在完善工藝技術規程、崗位作業制度和鋼種操作要點的基礎上，從整體上改善關鍵工序的指標水平，實現成本動態管理的有效控制，確保生產穩定高效、成本不斷降低。

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