萊鋼大型H型鋼煉鋼系統(tǒng)900噸混鐵爐電氣系統(tǒng)于2004年6月投產(chǎn)使用，其過程控制采用電氣、儀表和計(jì)算機(jī)三電合一，整個(gè)控制系統(tǒng)的安全性和可靠性高，一次試車成功。

　　混鐵爐保存由高爐來的合格鐵水并保溫，將鐵7JC通過鐵水罐供給轉(zhuǎn)爐，加快鋼的冶煉提高鋼的質(zhì)量，均不同化學(xué)成分的鐵水。

　　通訊，兩臺(tái)工控機(jī)一臺(tái)為服務(wù)器，一臺(tái)為操作站，共同完成整個(gè)過程監(jiān)控和系統(tǒng)軟件的開發(fā)設(shè)計(jì)。

　　混鐵爐系統(tǒng)的自動(dòng)控制由PLC控制程序完成，通過開放的Profibus?DP現(xiàn)場(chǎng)總線，連接各個(gè)部件，構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)順序邏輯控制，聯(lián)動(dòng)控制以及信號(hào)傳輸、報(bào)警和數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)功能強(qiáng)大，取消了二次儀表，同時(shí)設(shè)有人工緊急停車處理按鈕，操按工藝要求對(duì)混鐵爐的傾翻、停止、回位，既要保證足夠的啟動(dòng)力矩，又要保持一定的轉(zhuǎn)速，使混鐵爐運(yùn)行平穩(wěn)，避免點(diǎn)頭溢鐵。

　　根據(jù)變頻器具有強(qiáng)大功能的特點(diǎn)，混鐵爐傾動(dòng)采用變頻器帶動(dòng)三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，能夠滿足要求，根據(jù)混鐵爐運(yùn)行工況，通過設(shè)定變頻器參數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)變頻無級(jí)調(diào)速，保持混鐵爐速運(yùn)轉(zhuǎn)，并可以選擇主、備用電機(jī)進(jìn)行工作，線路比較簡單，易與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，按PLC發(fā)出指令工作，運(yùn)行可靠性高，易于維護(hù)，這是一種比較佳控作員站完成PLC系統(tǒng)的硬件組態(tài)，地址和站的分配以及用戶程序的設(shè)計(jì)開發(fā)和調(diào)試工作，程序設(shè)計(jì)采用模塊化編程，應(yīng)用相關(guān)數(shù)據(jù)塊組成整個(gè)控制系統(tǒng)，操作員站作為整個(gè)系統(tǒng)的人機(jī)界面友好，采用基于WINT2000Pro操作系統(tǒng)的SIMATICWinCC5.2畫面組態(tài)監(jiān)控軟件通過Profibus*DP實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的過程監(jiān)控，winCC能實(shí)現(xiàn)過程數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)顯示，參數(shù)設(shè)定、操作控制和系統(tǒng)復(fù)位等功能，并具有過程信息歸檔、報(bào)警信息順序顯示、報(bào)表打印等功能，具有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性和可靠性。

　　制方案。

　　混鐵爐PLC主要完成兌鐵爐門的升降和爐體混鐵爐自動(dòng)控制系統(tǒng)，由一臺(tái)S7-300PLC分別完成混鐵爐本體控制、鐵水兌鐵等控制。其配置主要有：主機(jī)架、電源、CPU、接P模塊、通訊模塊、以及數(shù)字量和模擬量輸人/輸出模塊等，主站與變頻器和編碼器通過工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線Profibus -DP完成主從的傾翻操作，兌鐵和出鐵分別由兌鐵小車，鐵水稱量車組成，全系統(tǒng)監(jiān)控部分共1個(gè)測(cè)量點(diǎn)，設(shè)有實(shí)時(shí)和歷史趨勢(shì)畫面，分別對(duì)混鐵爐的各模擬量變化曲線、及煤氣和空氣壓力、流量、傾翻角度等顯示，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、超限及事故報(bào)警、通過DP網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送，由人機(jī)界面完成生產(chǎn)過程的監(jiān)控。

　　3.1傾倒控制由爐前操作室操作臺(tái)和計(jì)算機(jī)完成操作臺(tái)手動(dòng)操作時(shí)主令控制器前搖或者后搖分別給出0~10V信號(hào)或0 ~10V信號(hào)，經(jīng)PLC程序采集處理后，轉(zhuǎn)換成~5V的數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)阶冾l器給定，變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)以給定速度正反轉(zhuǎn)，完成爐體的傾翻、停止、回位，編碼器輸出的傾翻位移由角度顯示儀及主畫面顯示，畫面操作通過畫面選擇變頻器操作速度進(jìn)入自動(dòng)控制，PLC按設(shè)定的程序完成操作。

　　出鐵時(shí)，鐵水稱量車開到出鐵位，出鐵后進(jìn)入自動(dòng)控制，泡鐵爐返回零位，同時(shí)鐵水稱量車和操作室顯示鐵水重量。

　　兌鐵爐門提升到上限位，側(cè)兌小車到兌鐵位；對(duì)完鐵后，小車退到等待位，關(guān)閉爐門。自動(dòng)時(shí)在上位機(jī)畫面操作，此時(shí)手動(dòng)操作無聯(lián)鎖。

　　為保證混鐵爐的安全運(yùn)行，PLC程序中，設(shè)有可靠的機(jī)械及電氣安全聯(lián)鎖回路，在操作室操作臺(tái)上設(shè)有一個(gè)緊急停止按鈕，當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，按下此按鈕混鐵爐系統(tǒng)全部停車，待處理完成后將按鈕釋放，系統(tǒng)恢復(fù)正常操作，爐體工作有。、30.、47.、- 5*四個(gè)位置，正常工作范圍為0*~30°，檢修時(shí)的工作范圍為°~47°，-5*是爐體返回0*時(shí)防止過超限位避免混鐵爐齒條及減速箱齒輪，軸承和相關(guān)設(shè)備損壞，嚴(yán)重時(shí)將鐵水倒在爐下；通過工位切換開關(guān)選擇操作工位，在任意工位回至0*自動(dòng)停止，倒鐵時(shí)傾倒至30*和回位0*自動(dòng)停止；檢修工位爐體傾倒至47*自動(dòng)停止，側(cè)兌小車未退到位和兌鐵爐門未降到位，爐體向下傾翻無效，爐體未到零位，兌鐵門和傾翻操作無效；當(dāng)電氣發(fā)生故障時(shí)，可在機(jī)旁用手搬動(dòng)氣動(dòng)閥門放松制動(dòng)器，使混鐵爐自動(dòng)轉(zhuǎn)回零位，當(dāng)變頻器出現(xiàn)問題時(shí)，自耦調(diào)壓系統(tǒng)自動(dòng)投入作為應(yīng)急處理。

　　抗干擾功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)由于供電系統(tǒng)中有大量高次諧波存在，嚴(yán)重威脅控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行和通訊網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)、安全、穩(wěn)定、暢通。為此設(shè)計(jì)中根據(jù)各種干擾源的情況，采取了以下抗干擾功能。

　　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)單獨(dú)接地，接地電阻小于1.00，與電氣接地分開，以防形成接地環(huán)在接地線上產(chǎn)生接地電流引起PLC誤動(dòng)作。

　　對(duì)系統(tǒng)模擬量輸入信號(hào)在進(jìn)人PLC模擬量通道以前，先經(jīng)過信號(hào)隔離器消除通道中的串模干擾，提高了通道的信躁比。

　　模擬量信號(hào)的輸人導(dǎo)線采用有內(nèi)外屏蔽線的多芯雙絞線電纜，在橋架中分開敷設(shè)，單端接地，有效地衰減了高頻干擾，降低了輻射干擾和電磁偶合干擾，保證了有用信號(hào)正常傳輸。

　　模擬量模塊采用通道光電隔離模塊，降低通道間共模干擾。

　　數(shù)字量模塊采用通道光電隔離模塊，在信號(hào)進(jìn)入PLC通道之前，防止串人強(qiáng)干擾源燒壞通道。

　　6通訊電纜設(shè)置-DP電纜時(shí)單獨(dú)穿金屬管，與動(dòng)力電纜分開敷設(shè)，避免本體大電流線路干擾。

　　PLC柜與動(dòng)力柜分別安裝在不同的地點(diǎn)，PLC柜安裝在操作室，動(dòng)力柜安裝在電氣室，這樣有效地減少了強(qiáng)電磁干擾。

　　系統(tǒng)投運(yùn)至今，抗干擾技術(shù)的合理應(yīng)用，保證了PLC設(shè)備和通訊網(wǎng)絡(luò)在惡劣環(huán)境中的安全運(yùn)行，采用的SIEMNSPLC程序故障診斷、在線監(jiān)控和修改技術(shù)，方便了程序維護(hù)，開放的、標(biāo)準(zhǔn)的Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線增強(qiáng)了系統(tǒng)的擴(kuò)展能力，與編碼器進(jìn)行通訊組成工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線，省去計(jì)數(shù)模塊，簡化接線，系統(tǒng)自動(dòng)化水平高，操作方便，故障率低，沒有出現(xiàn)倒出大量鐵水和其它異常事故的情況，維護(hù)量小，所有這些，都達(dá)到了國內(nèi)先進(jìn)水平，收到了滿意的效果。

　　特邀編輯：曹召亭