楊蘭萍，王永春，朱 海

（1山東省冶金科學(xué)研究院，山東 濟南250014；2濟南黃河河務(wù)局天橋黃河河務(wù)局，山東 濟南250032）

鐵水倒罐站鐵水測溫、取樣自動控制系統(tǒng)開發(fā)

楊蘭萍1，王永春1，朱 海2

（1山東省冶金科學(xué)研究院，山東 濟南250014；2濟南黃河河務(wù)局天橋黃河河務(wù)局，山東 濟南250032）

采用西門子Step 7 V5.4對變頻器、編碼器進行網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，讀取各設(shè)備控制參數(shù)，利用西門子Wincc V6.2設(shè)計中控室監(jiān)控界面，開發(fā)了鐵水倒罐站測溫、取樣自動控制系統(tǒng)，可在中控室設(shè)定、顯示測溫取樣裝置的測溫位，實現(xiàn)對測溫取樣裝置的準確定位，應(yīng)用表明，測溫精度可達到0.5%，停止過程中不會出現(xiàn)滑行現(xiàn)象。

鐵水罐；測溫取樣裝置；自動控制；編碼器

1 前言

鐵水溫度與含硅量是轉(zhuǎn)爐煉鋼的重要輸入?yún)?shù)。長時間以來，煉鋼生產(chǎn)過程中一直通過觀察和人工測溫判斷鐵水實時溫度，依靠人工直接觀察高溫鐵水的理化特征評判硅含量乃至物理熱及化學(xué)熱，難免會出現(xiàn)人為誤差；同樣，使用人工測溫，工作勞動強度大，操作難度高，容易產(chǎn)生測量誤差。為此，開發(fā)鐵水測溫、取樣自動控制系統(tǒng)，以降低勞動強度與操作難度，提高監(jiān)測精度。

2 測溫、取樣自動控制系統(tǒng)

鐵水倒罐站系統(tǒng)為煉鋼系統(tǒng)的重要組成部分，主要設(shè)備有：魚雷罐車、鐵水稱量臺車、測溫取樣裝置。該系統(tǒng)是為轉(zhuǎn)爐供應(yīng)鐵水的中轉(zhuǎn)站，由鐵水魚雷罐車運來后在倒罐坑內(nèi)倒入鐵水罐，稱量臺車稱重后運至測溫位，用測溫取樣裝置測溫取樣，再運到吊包位由行車吊到鐵水預(yù)處理后，進入轉(zhuǎn)爐煉鋼。

2.1 硬件組成

控制系統(tǒng)組成：PLC選用Siemens S7-300控制系 統(tǒng)（CPU：6ES7 315-2DP），ET200M 遠 程 站（IM153-1），測溫取樣裝置遠程控制箱由Turk系列模塊控制；CPU通過Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對遠程控制站及其他聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的控制，包括4臺Powerflex 700 s變頻器（分別控制2臺鐵水稱量臺車與2臺測溫取樣槍）、2套Sickatm60-p系列增量式多圈編碼器（用于監(jiān)測測溫取樣裝置位置）。另外，該系統(tǒng)還與鐵水倒罐通風(fēng)除塵系統(tǒng)及鐵水預(yù)處理系統(tǒng)進行聯(lián)網(wǎng)通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互應(yīng)用。

2.2 軟件組成

測溫取樣自動控制系統(tǒng)下位編程軟件采用西門子Step 7 V5.4，通過該編程軟件對變頻器、編碼器進行網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，讀取各設(shè)備控制參數(shù)，并向各設(shè)備發(fā)送多個控制指令，完成對變頻器、編碼器的精確控制；上位機中控室監(jiān)控軟件采用西門子Wincc V6.2，設(shè)計中控室監(jiān)控界面，其功能有：設(shè)定、顯示測溫取樣裝置的測溫位；顯示測溫取樣裝置、稱量臺車變頻器的運行方向、運行狀態(tài)、故障信息，測溫取樣裝置、稱量臺車操作狀況；測溫取樣裝置的上下限位到位信號、稱量臺車限位，測溫取樣裝置精確到毫米的實時位置信息，測溫取樣裝置實時取樣溫度，稱量臺車鐵水重量；變頻器的故障復(fù)位。

2.3 測溫、取樣裝置的控制方式

測溫取樣裝置的操作方式分為自動操作與手動操作。自動方式：在操作箱上選擇自動方式，測溫取樣裝置下行至測溫位停止，延時3 s后自動上升至上限位后停止。當(dāng)測溫取樣裝置上行到離上限500 mm，或下行至離測溫位800 mm處，變頻器對測溫取樣裝置進行減速。其中測溫位由操作人員根據(jù)鐵水罐內(nèi)液位高度自主設(shè)定。手動方式：在操作箱上選擇手動方式，按下下降按鈕，測溫取樣裝置下行，按上升按鈕，測溫取樣裝置上行，按停止按鈕，則測溫取樣裝置停止；在上行過程中如沒有停止信號，在上限時停止，同樣下行時在下限停止。在測溫取樣裝置上行到離上限500 mm，或下行至離測溫位800 mm處，變頻器對測溫取樣裝置進行減速。在正常工作中一般采用自動操作方式，只有在檢修或者非正常工作狀態(tài)下采用手動操作方式，手動操作方式具有優(yōu)先操作權(quán)。

2.4 監(jiān)測測溫取樣裝置位置

由于鐵水罐內(nèi)的液面高度不定，測溫位相應(yīng)調(diào)整，檢測測溫取樣裝置相對于上限的絕對位置，由生產(chǎn)人員通過設(shè)定測溫位就可固定位置。

對于測溫取樣裝置的定位有4個限位：上限、上上限、下限、下下限。由于實際運行過程中機械的原因，電機的抱閘在測溫取樣裝置停止時不能完全抱住，使得測溫取樣裝置有滑行現(xiàn)象，而出現(xiàn)燒毀測溫取樣裝置探頭的現(xiàn)象，無法滿足實際測溫需要。這時可用編碼器檢測，由PLC讀取編碼器碼值，經(jīng)程序計算出測溫取樣裝置對應(yīng)上限的絕對位置，在測溫取樣裝置距上限500 mm或距測溫位800 mm時，測溫取樣裝置先進行一定程度的減速，再到上限、測溫位等位置時便能及時停止，從而解決停止過程中的滑行問題。

2.5 測溫取樣裝置位置的檢測及計算方法

PLC通過Profibus-DP總線實時讀取編碼器碼值，并由程序通過公式計算出測溫取樣裝置位置：

其中：D為上下限的絕對距離值，Ms為在上限讀取編碼器碼值，Mx為在下限讀取碼值，k為系數(shù)，P為測溫取樣裝置的當(dāng)前位置，H為上限位置，M為當(dāng)前碼值。

為避免編碼器的碼值跑飛，在上限時對編碼器進行校正，即給編碼器寫入一個恰當(dāng)?shù)拇a數(shù)，并以這個數(shù)為基準進行數(shù)據(jù)的計算。這樣，系數(shù)為每次計算所得，避免了由于每次上下限的碼差不同，而系數(shù)卻為固定值所造成的位置偏差。測溫取樣裝置的測量位置準確，方便生產(chǎn)人員操作。

3 應(yīng)用效果

鐵水測溫、取樣自動控制系統(tǒng)應(yīng)用后，可在中控室設(shè)定、顯示測溫取樣裝置的測溫位，實現(xiàn)對測溫取樣裝置的準確定位，精準調(diào)整下槍位置，測溫精度達到0.5%，沒有再出現(xiàn)滑行現(xiàn)象，降低了操作人員的勞動強度與操作難度，提高了監(jiān)測精度與工作效率，使用方便、可靠。

Development of Temperature Measuring and Sampling Automatic Control System in Ladle Preparation Station

YANG Lan-ping1,WANG Yong-chun1,ZHU Hai2
（1 Shandong Metallurgical Research Institute,Jinan 250014,China;2 Yellow River Tianqiao Bureau of Yellow River Jinan Bureau,Jinan 250032,China）

Making the transducer and encoder network configuration by Siemens Step 7 V5.4 for reading the control parameters of individual equipment and designing the monitoring interface in the central control room,temperature measuring and sampling automatic control system in ladle preparation station was developed.The temperature measuring location of temperature measuring and sampling device can be set and displayed to realize the accurate location of the device.Applications showed that the temperature measurement accuracy reached 0.5%and the slippage did not occurred in stop course.

iron ladle;temperature measuring and sampling device;automatic control;encoder

TP273

A

1004-4620（2010）04-0059-02

2010-03-25

楊蘭萍，女，1977年生，2002年畢業(yè)于濟南大學(xué)工業(yè)自動化專業(yè)。現(xiàn)為山東省冶金科學(xué)研究院助理工程師，從事電氣自動化技術(shù)工作。