頂槍系統(tǒng)的可編程控制器控制研究

1、引 言

　　鋼水的真空處理應用于鋼水的脫氫、脫氮、去氧（輕處理）和脫硫，同時具有合金微調和溫度調整的功能。攀鋼生產特殊鋼，如軌道鋼、低合金結構鋼、齒輪鋼、氧氣瓶鋼等都需要經過真空處理，是方坯連鑄生產的重要環(huán)節(jié)。頂槍應用于真空非處理狀態(tài)下，對真空室進行保溫，減少溫降，祛除真空室內壁表面結瘤。根據煉鋼廠對真空系統(tǒng)的生產要求，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，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，并具有高速的指令處理、人機界面、CPU的智能化診斷、具有網絡通信、軟件編程語言豐富的特點。

2、自動化級控制系統(tǒng)

　　根據真空的工藝設備情況，真空控制系統(tǒng)設計采用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)控站和二級計算機系統(tǒng)構成。

　　RH控制系統(tǒng)采用兩級控制系統(tǒng)組成，一級基礎自動化系統(tǒng)和二級計算機控制系統(tǒng)，在一級基礎自動化系統(tǒng)中完成其邏輯控制和控制回路的調節(jié)控制，二級計算機系統(tǒng)從基礎自動化系統(tǒng)采取過程生產數據，根據生產計劃和來鋼情況進行模型運算，優(yōu)化出生產參數下送到基礎自動化系統(tǒng)執(zhí)行操作。RH基礎自動化系統(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)，網絡系統(tǒng)采用西門子公司的工業(yè)以太網來連接LF系統(tǒng)、合金下料系統(tǒng)、中控室的操作站、報表打印機和RH的二級計算機等設備。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網絡接入PLC主控器以減少電纜布線。機電一體設備采用RS232協議與PLC的主控器通訊。操作站與PLC系統(tǒng)之間采用工業(yè)以太網協議通訊，一級操作站和二級計算機采用西門子OPC協議來完成數據交換。為了對控制設備的精確定位，其傳動系統(tǒng)采用VVVF技術來進行調速控制。

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，當下降到預設加熱高度時，加熱煤氣和氧氣閥打開，煤氣點火燃燒，調節(jié)煤氣和氧氣流量到給定值對真空室進行加熱或除瘤。

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。