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太钢50t电炉计算机控制系统
发布者：cnt888 发布时间：2011-03-10 15:00:43
1、引言
一钢厂“平改电”工程经过两年多紧张的准备、设计、施工和调试后，其电炉系统己于2000年1月正式投产。
该电炉由太钢二钢厂60年代末引进的AESA公司的50t电炉改造而成。其基本工艺为炉盖旋开顶装料，偏心底出钢。电炉设备主要
由以下部分组成；炉体、水冷炉盖、倾动机构、电极升降机构、炉盖提升旋转机构、大电流线路、维修装置、加料装置、水冷、气动系统、液压系统等。
其电气控制采用电控、仪控及计算机控制三电一体考虑，计算机控制系统由操作员站、三台可编程控制器和五个远程I/O站组成。涉及开关量输入输出点800多个、模拟量输入输出40多路，通过Siemens profibus网络实现其数据传递。
2、工艺及控制功能简介
电炉是冶金生产的初始环节，目的是将废钢和铁水炼成钢水，供给生产的下环节——精炼炉，电炉对产品的产量、质量和成本都有直接的影响。其工艺及控制功能见图1；
该电炉装料方式为炉盖旋开式顶装料，装料过程完毕后，下降电极，利用电极与炉料之间产生的电弧熔炼炉料，熔炼中可通过炉门吹氧或加料以加温和改善钢水成分，出钢时，倾动炉体，利用偏心底出钢，钢水由出钢车运输至下一环节。熔炼过程中，炉壁与炉盖通过水冷方式降温，炉盖、炉体以及电极等的各种动作均通过液压实现。
自动控制方面，冷却水控制、液压控制、电极弧流的调节、碳氧枪的控制、油氧烧嘴的控制、数据的传输以及温度、流量等信号的采集与处理均为电炉生产的重要环节。本系统就是对上述参量进行检测、控制、运算、显示、报警及记录。
3、计算机系统控制方式
整个电炉的计算机控制系统采用西门子公司的S7-300可编程序控制器，它通过二个开放的标准化现场总线PROFIBUS-DP网络连接各个部件，构成分布式集散控制系统，对现场的控制部件实行在线调试、诊断。通过PROFIBUS-S7网络与上位机实现数据共享，使交流电弧和钢包精炼炉有机的组成一个整体，实现炼钢自动化。
控制方式为全线PLC程序控制，实现顺控、逻辑控制、联动和联锁，以及信号传输、报警和数据采集等，必要时人工（通过按钮或旋转开关）参与紧急处置以至停机。PLC作为全线枢纽，必需具备如下的优点；
·实现无接点控制，减少继电器接触系绞频繁出现的接触不良故障。
·可方便的实现逻辑控制、数字运算。
·拥有大存储量的内、外存储器，能建立生产过程的多种数据库。
·编程较容易，能用多种方式编程。
·能与上位机联网和完成与各控制单元之间的通讯，实现自动化控制与管理。
·可靠性高，具有故障自诊断的能力。
·可按装置要求选择标准模块进行组合。
·抗干扰能力强，有多种屏蔽和联锁措施，适合在电炉强磁场条件下工作。
综上所述，在控制复杂、数据处理量大的电控系统中，使用大型PLC实现其控制任务，在控制精度、安全性、维护量以及性能价格比方面都是首选方案。
4、计算机系统构成
计算机系统主要由操作员站OS1、OS2，三台S7-300PLC可编程控制器AS1、ASLAS3，SIEMENS PROFIBUS-S7及PROFIBUS-DP网、检测及执行元器件组成，并用五台ET200接收主操作室PLC主机的输出控制信号，使现场布线简单化。计算机系统的构成见图2。
4.1操作员站
操作员站作为系统的人机界面，通过WinCC实现与下位机的对话，通过PROFIBUS-S7网对系统进行实时监控。本系统选用台湾研华公司生产的ADVANTECH610工业型计算机及SIEMENS网络通讯卡CP-5412实现与PLC的数据共享。
4.2PLC可编程控制器
系统采用三台SIEMENS S7-300可编程控制器AS1、AS2、AS3实现对电炉的基础控制，其配置主要有主机架、扩展机架、电源、CPU、接口模块、通讯模块、以及数字量输入/输出模块和模拟量输入/输出模块等。
4.2.1 AS1（S7-315-2DP）用于实现炉体的基本控制，设置以下PROFIBUS-DP远程：
·ET200M-1；液压泵站的控制
·ET200M-2；液压阀台的控制
·ET200M-3；炉前操作的控制
·ET200M-4；炉后操作的控制
·ET200M-5；碳氧枪操作的控制。
4.2.2 AS2（S7-315）用于实现电极系统的调节
电极调节是电炉炼钢的关键所在，由一台S7-300独自组成电弧炉的一个自动控制系统，完成对电弧炉内弧电流及电压的调节，系统中另设计有一套手动调节控制，在非正常情况下，可脱机手动对电极进行人工升降操作。
一钢厂“平改电”工程经过两年多紧张的准备、设计、施工和调试后，其电炉系统己于2000年1月正式投产。
该电炉由太钢二钢厂60年代末引进的AESA公司的50t电炉改造而成。其基本工艺为炉盖旋开顶装料，偏心底出钢。电炉设备主要
由以下部分组成；炉体、水冷炉盖、倾动机构、电极升降机构、炉盖提升旋转机构、大电流线路、维修装置、加料装置、水冷、气动系统、液压系统等。
其电气控制采用电控、仪控及计算机控制三电一体考虑，计算机控制系统由操作员站、三台可编程控制器和五个远程I/O站组成。涉及开关量输入输出点800多个、模拟量输入输出40多路，通过Siemens profibus网络实现其数据传递。
2、工艺及控制功能简介
电炉是冶金生产的初始环节，目的是将废钢和铁水炼成钢水，供给生产的下环节——精炼炉，电炉对产品的产量、质量和成本都有直接的影响。其工艺及控制功能见图1；
该电炉装料方式为炉盖旋开式顶装料，装料过程完毕后，下降电极，利用电极与炉料之间产生的电弧熔炼炉料，熔炼中可通过炉门吹氧或加料以加温和改善钢水成分，出钢时，倾动炉体，利用偏心底出钢，钢水由出钢车运输至下一环节。熔炼过程中，炉壁与炉盖通过水冷方式降温，炉盖、炉体以及电极等的各种动作均通过液压实现。
自动控制方面，冷却水控制、液压控制、电极弧流的调节、碳氧枪的控制、油氧烧嘴的控制、数据的传输以及温度、流量等信号的采集与处理均为电炉生产的重要环节。本系统就是对上述参量进行检测、控制、运算、显示、报警及记录。
3、计算机系统控制方式
整个电炉的计算机控制系统采用西门子公司的S7-300可编程序控制器，它通过二个开放的标准化现场总线PROFIBUS-DP网络连接各个部件，构成分布式集散控制系统，对现场的控制部件实行在线调试、诊断。通过PROFIBUS-S7网络与上位机实现数据共享，使交流电弧和钢包精炼炉有机的组成一个整体，实现炼钢自动化。
控制方式为全线PLC程序控制，实现顺控、逻辑控制、联动和联锁，以及信号传输、报警和数据采集等，必要时人工（通过按钮或旋转开关）参与紧急处置以至停机。PLC作为全线枢纽，必需具备如下的优点；
·实现无接点控制，减少继电器接触系绞频繁出现的接触不良故障。
·可方便的实现逻辑控制、数字运算。
·拥有大存储量的内、外存储器，能建立生产过程的多种数据库。
·编程较容易，能用多种方式编程。
·能与上位机联网和完成与各控制单元之间的通讯，实现自动化控制与管理。
·可靠性高，具有故障自诊断的能力。
·可按装置要求选择标准模块进行组合。
·抗干扰能力强，有多种屏蔽和联锁措施，适合在电炉强磁场条件下工作。
综上所述，在控制复杂、数据处理量大的电控系统中，使用大型PLC实现其控制任务，在控制精度、安全性、维护量以及性能价格比方面都是首选方案。
4、计算机系统构成
计算机系统主要由操作员站OS1、OS2，三台S7-300PLC可编程控制器AS1、ASLAS3，SIEMENS PROFIBUS-S7及PROFIBUS-DP网、检测及执行元器件组成，并用五台ET200接收主操作室PLC主机的输出控制信号，使现场布线简单化。计算机系统的构成见图2。
4.1操作员站
操作员站作为系统的人机界面，通过WinCC实现与下位机的对话，通过PROFIBUS-S7网对系统进行实时监控。本系统选用台湾研华公司生产的ADVANTECH610工业型计算机及SIEMENS网络通讯卡CP-5412实现与PLC的数据共享。
4.2PLC可编程控制器
系统采用三台SIEMENS S7-300可编程控制器AS1、AS2、AS3实现对电炉的基础控制，其配置主要有主机架、扩展机架、电源、CPU、接口模块、通讯模块、以及数字量输入/输出模块和模拟量输入/输出模块等。
4.2.1 AS1（S7-315-2DP）用于实现炉体的基本控制，设置以下PROFIBUS-DP远程：
·ET200M-1；液压泵站的控制
·ET200M-2；液压阀台的控制
·ET200M-3；炉前操作的控制
·ET200M-4；炉后操作的控制
·ET200M-5；碳氧枪操作的控制。
4.2.2 AS2（S7-315）用于实现电极系统的调节
电极调节是电炉炼钢的关键所在，由一台S7-300独自组成电弧炉的一个自动控制系统，完成对电弧炉内弧电流及电压的调节，系统中另设计有一套手动调节控制，在非正常情况下，可脱机手动对电极进行人工升降操作。
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