頂槍系統(tǒng)的可編程控制器控制研究-工業(yè)控制
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(duì)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(duì)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(jí)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(tái)監(jiān)控站和二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成。
RH控制系統(tǒng)采用兩級(jí)控制系統(tǒng)組成，一級(jí)基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)和二級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，在一級(jí)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(jí)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(jí)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(tái)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(jí)操作站和二級(jí)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(duì)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(duì)真空室進(jìn)行加熱或除瘤。
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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。
3.1 PLC對(duì)操作方式的實(shí)現(xiàn)
（1）事故操作方式（氣動(dòng)馬達(dá)）：在事故狀態(tài)下，將氣動(dòng)馬達(dá)耦合手柄打到氣動(dòng)馬達(dá)位置，用N2升降頂槍。電動(dòng)操作和氣動(dòng)馬達(dá)操作，通過一個(gè)耦合器進(jìn)行切換，有一個(gè)行程開關(guān)檢測頂槍處于氣動(dòng)或電動(dòng)狀態(tài)。（2）就地操作方式（現(xiàn)場操作箱）：在現(xiàn)場操作箱上選擇“就地”，按“上升”按鈕（自復(fù)位按鈕），槍以給定速度上升，當(dāng)槍運(yùn)行到緊急上限時(shí)，自動(dòng)停止；按“下降”按鈕（自復(fù)位按鈕），槍以給定速度下降，當(dāng)槍運(yùn)行到緊急下限時(shí)，自動(dòng)停止。操作完畢，將選擇開關(guān)置于“遠(yuǎn)控”（現(xiàn)場操作臺(tái)）方式。當(dāng)現(xiàn)場操作箱選擇“就地”操作時(shí)，現(xiàn)場操作臺(tái)、PLC和LEVEL 2均不能對(duì)頂槍進(jìn)行操作。（3）本地手動(dòng)操作方式（現(xiàn)場操作臺(tái)）：在現(xiàn)場操作臺(tái)上將鑰匙開關(guān)置于“本地”（LOCAL）上升過程：首先將膨脹密封圈松開，當(dāng)槍離預(yù)定位置較遠(yuǎn)時(shí)，按“高速上升”按鈕（自復(fù)位按鈕），槍高速上升，當(dāng)槍快接近預(yù)定位置時(shí)，改按“低速上升”按鈕，槍低速上升，到預(yù)定位置松開按鈕，槍停止運(yùn)行。鎖緊膨脹密封圈。上升過程中，當(dāng)槍到達(dá)上極限時(shí)，槍自動(dòng)停止運(yùn)行。下降過程：首先將膨脹密封圈松開，當(dāng)槍離預(yù)定位置較遠(yuǎn)時(shí)，按“高速下降”按鈕（自復(fù)位按鈕），槍高速下降，當(dāng)槍快接近預(yù)定位置時(shí)，改按“低速下降”按鈕，槍低速下降，到預(yù)定位置松開按鈕，槍停止運(yùn)行。鎖緊膨脹密封圈。下降過程中，當(dāng)槍到達(dá)下極限時(shí)，槍自動(dòng)停止運(yùn)行。在現(xiàn)場操作臺(tái)上設(shè)有1個(gè)BCD碼數(shù)字顯示表，顯示頂槍的槍位（距真空室底部的距離），設(shè)有“本地/遠(yuǎn)程”、“高速上升”、“低速上升”、“高速下降”、“低速下降”及位置極限等指示燈。
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