精煉爐過程生產自動化信息集成系統的設計

鄒剛

【摘 要】本文通過對精煉爐過程中生產自動化和信息集成系統的技術方面的講解，著重展現了自動化和信息化在工藝設備的精煉冶煉中的作用。

【關鍵詞】電氣自動化；控制系統；系統功能

0 前言

在我國，鋼材產量大是一大優勢。然而通過對精煉爐過程中生產自動化和信息集成系統設計的具體技術運用，企業可以實時接收生產計劃，并且按照計劃動態組織生產，在對精煉爐生產進行實時的數據跟蹤下，可以計算出冶金模型，從而使作業過程高效而準確，也體現出自動化和信息技術在未來鐵合金行業發展中的重要作用。

1 精煉爐過程的自動控制設備

1.1 基礎自動化控制系統特點

精煉爐本體部分控制用PLC系統的功能，主要包括鋼包精煉爐高壓供電主回路狀態監控、爐用變壓器系統狀態監控、液壓系統監視及控制還有鋼水攪拌系統控制這幾部分。主要負責各調節閥的開度流量還有壓力調節和監視，測溫取樣系統控制包括測溫取樣系統電液推桿的動作，鋼水罐車的監視控制包括鋼水罐車定位脈沖檢測，爐蓋的升降及煙道調節閥的開度控制，煙道調節閥開關及開度調節與爐子工況的聯鎖控制。合金及渣料系統PLC主要功能包括合金及渣料上料系統的控制，合金及渣料配料系統主要完成為滿足合金及渣料的精確配比，合金投料系統將配比好的合金及渣料投入精煉爐，完成對相關振動給料機的起停以及相關除塵電動閥的開關聯鎖控制，水處理系統是完成水泵起停和閥門開關的重要聯鎖，喂絲系統使完成喂絲系統喂線和退線等動作，這種系統的特點是PLC5/80C系列的CPU在當時實現熱備用比較困難，導致這種系統就變得復雜起來，鋼包運輸臺車的定位和測溫取樣槍的定位都是采用的編碼器，LF爐消耗電能的記錄是在主PLC中進行的，電能累計在增加的SLC500CPU中完成后傳送給主PLC。

1.2 精煉爐自動控制設備分析

RH系統裝置是一種二次精煉的生產裝置，為了防止高溫鋼水流過時燒穿真空槽，就需要生產優質的鋼水，并且在生產裝置真空槽內內置耐火材料，并且在真空槽兩側下浸漬管內壁也運用耐火材料，真空槽上的熱彎管，是為了將真空槽爐內抽掉的高溫氣體排出，這種工作原理是處理鋼水時，將浸漬管浸入鋼水包中，然后再用真空泵直接抽走槽內的氣體，這樣做的目的是用于減小槽內鋼水表面的大氣壓，從而趨使鋼水由浸漬管流入到真空槽內，真空槽都是由兩部分組成的，上升管用于將氬氣不斷的吹入到真空環流系統中正在處理的鋼水，這樣就會形成與下降管相比較高的靜壓差，從而完成一次鋼水的循環流動。真空槽環流氣體控制分為兩種，分別是脫氣處理和非脫氣處理，前一種通過浸漬管不斷送入一些不活躍氣體，從而驅動鋼水在真空槽內的環形流動，而第二種是通過氮氣的保護作用，對于不同的鋼種冶煉種類中的不同生產工藝流程階段會選用不同的環流氣體流量作用于真空槽內。

1.3 精煉爐自動控制系統的分類

精煉爐自動控制系統的分類大體包括這幾種，自動化控制系統和過程控制系統，還有爐體PLC控制系統，基礎自動化控制系統包括電控和儀控兩部分，是為了實現電氣自動控制和儀表自動控制等功能，它是通過工業以太網實現與精煉爐除塵設備及合金加料設備基礎自動化系統之間的連網通訊，過程控制系統包括了生產作業計劃生成協調和數據的收集和整理等，過程控制計算機系統從基礎自動化系統采集精煉爐生產作業過程中設備、工藝操作等的狀態數據及消耗數據，在進行處理后存入生產、冶金及能源介質數據庫，從而方便了數據的存儲、查詢和修改等操作。精煉爐本體PLC系統主要完成采集過程變量、系統狀態，進行數據處理、邏輯判斷、閉環控制信號計算，輸出系統狀態、動作命令或及控制信號，最后完成爐子的動作及顯示。

2 精煉爐自動控制系統的信息化設計

2.1 精煉爐自動化過程控制計算機系統

過程計算機的系統組成主要是過程服務器計算機和終端計算機及網路設備組成。這種計算機主要完成的是生產計劃和生產數據的管理，通過設定值和采集生產過程數據，來進行數學模型的運算，并且運用功能描述數據儲存與管理，來實現對數據的創建和訪問。還有數據庫維護等方面，對工廠內部的各種作業標準信息、制造標準信息進行管理，同時還具有對標準信息的新增修改和刪除的功能，并提供畫面顯示，以便為操作工提供必要的指導。這種過程控制計算機系統對基本信息資料的管理主要有資料名稱、資料代碼、堆比重、主要成分信息等，在這種分層管理模式下，計算機制定制造命令和出鋼計劃，接受生產指令和計劃，進行儲存并隨時管理。同時還包括其他工位運轉狀況與實績信息的收集，其中包括整個煉鋼區域內的各個工位的運轉狀況信息以供精煉操作人員參考，這些信息對于精煉操作人員都是重要的參考數據。

2.2 精煉爐過程自動化系統的數據通訊設計

由于精煉爐過程自動化系統的實時數據來源于一級基礎自動化系統，在過程自動化系統下產生的過程優化和模型計算數據也必須下傳到基礎自動化系統進行直接的生產控制，所以目前OPC技術是工業控制界比較先進的處理技術，他的高效運行可以解決精煉爐過程中的數據通訊。目前，一般采用OPC技術設計通訊系統，不僅可以為用戶還可以為硬件制造商和軟件開發商同時提供巨大的利益。由于這個系統可以很方便的修改和升級，只需要增加一個數據，就可以使所有軟件與它進行數據互交，并且OPC規范以OLE為技術基礎，因此，可以將各個子系統從物理上分開，并將其分布在網絡的不同節點。由于OPC實現了遠程調用，將應用程序與系統硬件隔離，從而實現了系統應用范圍的擴大。

2.3 精煉爐自動控制系統的功能

利用計算機實現了控制數據的自動采集是取代了傳統的手工信息采集和控制，他實現了設備的邏輯連鎖控制；從而明顯地提高著精煉爐的品質，還為增產增效做出了巨大的貢獻，并且還為信息反饋的人工服務節省了大量的資源。對于精煉爐系統的電氣設備，比如說交流接觸器、變頻器等，他們的控制對象一般都為高壓開關狀態監測及故障信號檢測；這種控制系統可以實現在主控室和現場操作箱的兩地操作控制，同時還可以實現渣水冷卻器工作狀態的檢測，對于對于爐蓋與電極之間，既防止了工人的誤操作，也極大地減輕了工人的勞動強度，是一舉兩得的事情；而對于電極調節運用了多沖量的自動調節，在他的機械設計上，一般采用3根直線排列爐頂電極，其中1根作為起弧電極一陰極，置于鋼包爐中心部位；另兩根分別排列于起弧電極的兩側并插人爐渣，作為回路電極。這樣做是為了保持電弧居，從而防止了偏弧現象的發生。

3 結語

在精煉爐的生產過程中，通過自動化和信息化的結合，系統全面地整理了自動化網絡控制的設計技術，對精煉爐進行動態生產管理，實現了操作過程優化，減少人工操作誤差，同時提高了作業效率，降低了生產成本和管理成本，這是生產發展的需求，也是企業未來發展的走向，所以企業只有將現代化的技術融入生產中，才能更快的改善產能，實現計算全自動控制提高了企業的整體效益，從而增加競爭力，達到現代化和信息化的生產水平。

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[責任編輯：王楠]