頂槍系統(tǒng)的可編程控制器控制研究

1、引 言

　　鋼水的真空處理應(yīng)用于鋼水的脫氫、脫氮、去氧（輕處理）和脫硫，同時(shí)具有合金微調(diào)和溫度調(diào)整的功能。攀鋼生產(chǎn)特殊鋼，如軌道鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、齒輪鋼、氧氣瓶鋼等都需要經(jīng)過真空處理，是方坯連鑄生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。頂槍應(yīng)用于真空非處理狀態(tài)下，對真空室進(jìn)行保溫，減少溫降，祛除真空室內(nèi)壁表面結(jié)瘤。根據(jù)煉鋼廠對真空系統(tǒng)的生產(chǎn)要求，控制系統(tǒng)要具有高可靠性、易操作性、維修方便、控制功能全面的特點(diǎn)，真空控制系統(tǒng)的可編程控制器采用SEIMENS公司的SIMATIC S7-400 PLC。SIMATIC S7-400 PLC是具有中高檔性能的PLC，具有模塊化和用戶易于掌握的特點(diǎn)，并具有高速的指令處理、人機(jī)界面、CPU的智能化診斷、具有網(wǎng)絡(luò)通信、軟件編程語言豐富的特點(diǎn)。

2、自動(dòng)化級控制系統(tǒng)

　　根據(jù)真空的工藝設(shè)備情況，真空控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用SIEMENS公司的SIMATIC PCS7過程控制系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由一套S7 400 PLC、兩臺監(jiān)控站和二級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成。

　　RH控制系統(tǒng)采用兩級控制系統(tǒng)組成，一級基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)和二級計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，在一級基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)中完成其邏輯控制和控制回路的調(diào)節(jié)控制，二級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)從基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)采取過程生產(chǎn)數(shù)據(jù)，根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃和來鋼情況進(jìn)行模型運(yùn)算，優(yōu)化出生產(chǎn)參數(shù)下送到基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)執(zhí)行操作。RH基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)采用西門子公司的S7 400系列的PLC控制器組成過程控制系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用西門子公司的工業(yè)以太網(wǎng)來連接LF系統(tǒng)、合金下料系統(tǒng)、中控室的操作站、報(bào)表打印機(jī)和RH的二級計(jì)算機(jī)等設(shè)備。過程控制系統(tǒng)采用西門子公司的S7 400系列組成PLC控制系統(tǒng)，操作臺采用ET200M利用PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)接入PLC主控器以減少電纜布線。機(jī)電一體設(shè)備采用RS232協(xié)議與PLC的主控器通訊。操作站與PLC系統(tǒng)之間采用工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議通訊，一級操作站和二級計(jì)算機(jī)采用西門子OPC協(xié)議來完成數(shù)據(jù)交換。為了對控制設(shè)備的精確定位，其傳動(dòng)系統(tǒng)采用VVVF技術(shù)來進(jìn)行調(diào)速控制。

3、頂槍加熱過程描述研究

　　頂槍在非處理期間由停放位開始下降，當(dāng)下降到預(yù)設(shè)加熱高度時(shí)，加熱煤氣和氧氣閥打開，煤氣點(diǎn)火燃燒，調(diào)節(jié)煤氣和氧氣流量到給定值對真空室進(jìn)行加熱或除瘤。

圖1 頂槍加熱過程

　　位置和加熱控制以及輔助控制的核心設(shè)備是PLC，軟件是RH PLC使用的軟件，控制程序是用STEP 7編程語言編寫的，使用梯形圖、功能框圖、語句表語言。程序編寫使用了模塊化編寫方式。