施耐德QUANTUM PLC在煉鋼轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)中的應(yīng)用

文章以150t轉(zhuǎn)爐為例，從控制工藝、系統(tǒng)組成、解決方案、經(jīng)濟(jì)效益等方面詳細(xì)介紹了Quantum PLC的應(yīng)用實踐。
關(guān)鍵詞：Quantum PLC，轉(zhuǎn)爐，自動化控制

一、概述

本文以某鋼鐵廠150t轉(zhuǎn)爐為背景，其自動化系統(tǒng)的配置使用了Schneider自動化的Quantum PLC。項目由三部分組成：轉(zhuǎn)爐本體、氧槍和原料，對應(yīng)三套PLC控制系統(tǒng)。系統(tǒng)模擬量約2000點，數(shù)字量點約3000點，調(diào)節(jié)回路18個。

二、主要工藝圖

三、系統(tǒng)控制內(nèi)容及功能要求

1、氧槍部分

（1）氧槍控制：檢測降槍條件，控制吹煉過程中一系列連鎖動作。
（2）氧槍定位控制：采用增量型編碼器，自動判斷出吹煉位置。
（3）變頻器控制：氧槍水泵、汽包給水泵、設(shè)備水泵等重要設(shè)備全部由變頻器控制。
（4）濺渣護(hù)爐：轉(zhuǎn)爐的頂?shù)讖?fù)吹自動控制。采用頂吹中壓氮氣，將爐內(nèi)剩余殘渣吹至轉(zhuǎn)爐爐壁上。
（5）傾動控制：對轉(zhuǎn)爐進(jìn)行前傾、后傾操作，保護(hù)氧槍。

2、原料部分

控制煉鋼所需散裝料和合金料的備料及下料。散裝料和合金料通過料倉、給料器、稱量料斗、溜槽、皮帶機(jī)及下料溜槽進(jìn)行控制及連鎖，完成定量散裝料和合金料的加入工作。

3、儀控部分

主要包括汽包液位及調(diào)節(jié)、除氧器水位及調(diào)節(jié)、頂吹氧氣流量調(diào)節(jié)、底吹模式及流量調(diào)節(jié)、二文液壓控制以及溫度、壓力、流量等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集處理。

4、轉(zhuǎn)爐一次除塵引風(fēng)機(jī)

主要完成對風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制、煤氣回收各閥門控制、儀表參數(shù)的采集處理。

四、重點及難點

（1）氧槍定位采用增量型編碼器，通過1756-HSC高速計數(shù)模板采集編碼器的脈沖信號，經(jīng)CPU運算處理成工程量位移信號。
（2）利用參數(shù)文件，實現(xiàn)了調(diào)用同一個畫面，控制不同料倉的功能。
（3）在吹煉期和非吹煉期，風(fēng)機(jī)采用高低速控制，兩種速度轉(zhuǎn)換時采用步進(jìn)式調(diào)節(jié)。
（4）在出鋼或出渣的同時可手動升降氧槍，啟動刮渣器，進(jìn)行刮渣。
（5）各系統(tǒng)間數(shù)據(jù)通訊采用環(huán)形快速以太網(wǎng)，在網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)遭到破壞時，能夠保證網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)穩(wěn)定運行，同時生成報警，通知維護(hù)人員對進(jìn)行處理。

五、系統(tǒng)組成

六、解決方案

以下是氧槍PLC硬件配置

七、操作站的主要工作

1、大數(shù)據(jù)量高速數(shù)據(jù)處理。模擬量約2000點，開關(guān)量約3000點。
2、長期歷史趨勢查詢功能。可保存上百點的歷史趨勢一個月。
3、調(diào)節(jié)控制功能實現(xiàn)?？刂普{(diào)節(jié)回路18個。
4、逼真的生產(chǎn)工藝流程再現(xiàn)。工藝流程畫面120余幅。
5、事件報警處理。記錄時間一個月，報警條目600條。
6、快速、良好的動態(tài)響應(yīng)能力。通過人機(jī)交互實現(xiàn)快速生產(chǎn)設(shè)備控制。

八、經(jīng)濟(jì)效益計算

主要反映在：控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行在鋼產(chǎn)量綜合效益中所占比例。按轉(zhuǎn)爐年正常生產(chǎn)天數(shù)330天，每小時煉鋼150噸，噸鋼效益80元，控制系統(tǒng)所占綜合效益比10%計算，則年經(jīng)濟(jì)效益＝330x24x150x80x10%=950.4（萬元）。

九、系統(tǒng)評價

1、高可靠性：Schneider PLC提供了更為可靠的平臺。
2、開放性強：標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)以太網(wǎng)架構(gòu)為系統(tǒng)提供了廣闊的空間。
3、低故障率：較強的抗電磁輻射和干擾能力以及工業(yè)化現(xiàn)場設(shè)計使得PLC故障率≤1次/年。
4、適應(yīng)性強：可以工作在惡劣的冶金企業(yè)環(huán)境。
5、性能優(yōu)異：與主流操作系統(tǒng)、工業(yè)控制軟件、用戶應(yīng)用程序的兼容性能良好，實時控制性能好