王昊++呂罕軼

摘 要：概述了轉爐煉鋼的自動化控制系統(tǒng)及其具體應用，有效運用PLC技術實現了轉爐煉鋼自動化控制，降低了生產成本，減輕了操作者的工作強度，豐富了生產品種，提高了鋼鐵的產量和質量，有效應對了國內外鋼鐵形勢的發(fā)展。

關鍵詞：PLC技術；轉爐煉鋼工藝；自動化系統(tǒng)；鐵水

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.14.068

PLC技術的有效運用改變了原有的控制系統(tǒng)只能收集開關量信號和單一設備本體的邏輯控制功能，大大提高了系統(tǒng)的運行速度和數據處理能力。轉爐煉鋼自動化系統(tǒng)通過采集工藝參數和系統(tǒng)運行參數，并經過PLC的計算和判斷，可在系統(tǒng)異常的情況下發(fā)出報警信號，也可以實現控制決策的功能。此外，通過編程，結合開關量邏輯控制功能，可控制信息傳動，經過完善和優(yōu)化改造后，設備將具備過程控制和智能自動化控制功能。

1 轉爐煉鋼工藝概述

轉爐煉鋼的主要原料為鐵水、廢鋼、鐵合金，通過鐵液的物理熱和化學反應產生熱量在轉爐中完成煉鋼，并將鐵水和廢鋼冶煉成鋼水。上述過程主要在轉爐系統(tǒng)中完成，其中，會對煉鋼產生的煤氣和水蒸汽進行同收再利用。頂底復吹轉爐是目前使用較為普遍的煉鋼設備，具有生產速度快、單爐產量高、成本低的特點。轉爐的主要工藝設備包括轉爐本體、氧槍升降、汽化冷卻、煤氣同收系統(tǒng)等，輔助工藝設備包括鋼包車、鋼渣車、吹氧、氮封、氣動系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)等。

2 轉爐煉鋼自動化系統(tǒng)

轉爐煉鋼自動化控制系統(tǒng)需要完成對轉爐本體、散裝料、煙氣凈化和汽化冷卻的控制。因此，采用了4臺本體PLC主站工作，本體主站之間通過以太網進行數據通信。轉爐本體PLC主站的配置設備包括主機架、CPU、通信模塊、電源系統(tǒng)等。

2.1 轉爐本體PLC主站

轉爐本體PLC主站由人機界面進行全程生產監(jiān)控，PLC與操作站之間的數據通過以太網實時傳送。其主要任務是在爐前進行爐門動作，對爐體進行傾動操作，對爐后進行傾爐操作、對鋼包車、出渣車、煙罩的升降、氧槍定位進行控制操作，對上料和進料進行實時數據采集，對突發(fā)情況發(fā)出報警信號。

2.2 主機架

主機架是PLC系統(tǒng)的核心組成部分，主要包括CPU、通訊模塊等部分，具有數據處理和通訊等功能。在選定CPU的型號時，需要考慮轉爐系統(tǒng)的PLC點數、CPU的運算速度、系統(tǒng)的實用性以及系統(tǒng)能否滿足生產工藝和技術要求等。

2.3 電源系統(tǒng)

轉爐煉鋼自動化系統(tǒng)中的電源系統(tǒng)供電對象包括主機、輸入和輸出量模塊、打印機等。不間斷電源（UPS）具有安全、可靠的供電特性，電壓波動范圍為15%.不間斷電源（UPS）可對各用電系統(tǒng)內部電池充電，從而保證各用電部門系統(tǒng)的正常運行。當出現斷電情況時，為了確保存儲于系統(tǒng)中的數據不丟失，UPS可在短時間內為計算機供電，從而保證存儲系統(tǒng)每隔5 ms進行一次數據刷新。恢復送電后，系統(tǒng)直接進入正常運行狀態(tài)，數據仍能保持斷電前的設置。

3 PLC在轉爐煉鋼自動化系統(tǒng)中的應用

3.1 開關量的邏輯聯鎖控制功能

只有轉臺進入冶煉位置，且轉爐爐口垂直向上時，才可對氧槍進行下降操作，才能保證氧槍、轉爐、轉臺等設備的安全運行。為了方便檢修和更換氧槍，需要為轉爐零位、轉臺旋入增設專用的解鎖開關。如果氧槍降得過低，則會碰傷爐體，所以，需要設置下限開關。氧槍的提升有正常冶煉操作的行程上限和超高限位限制。為了方便氧槍的檢修操作，需要配置手動解鎖開關。在正常冶煉的情況下，氧槍在升降的過程中，交流接觸器轉換動作會非常頻繁?？紤]到PLC與中間繼電器、交流接觸器等外部執(zhí)行器件的動作延時，在PLC的運行程序中設置了氧槍的升降控制互鎖。氧槍升降操作臺的手動自動復位轉換開關存在零位停頓不足的現象。為了避免因升降接觸器同時吸合而造成的電氣短路，對系統(tǒng)進行了2 s延時設置，接收到接觸器之間的返回復位信號后，才會進行升降動作轉換。此外，在兩接觸器之間還設置了一級電氣互鎖的機械互鎖保護，有效地從機、電兩方面確保了氧槍升降過程的安全。

3.2 轉爐煉鋼過程中的控制和生產管理

在轉爐煉鋼生產的過程中，稱重傳感器需要對石灰、合金、礦球等固體物料進行檢測采集數據，將數據輸入PLC模塊，并通過CPU模塊計算各類固體物料的加入量，從而進行綜合性的生產管理。當轉臺旋入冶煉位，轉爐進入零位狀態(tài)，氧槍進入煙罩時，系統(tǒng)會發(fā)出信號，進行出鋼操作復位。每爐的啟動信號會按鋼用料種類獨自累計。在上位機組態(tài)軟件中，可調取PLC在出鋼時的相關存儲數據，并賦予相應的名稱，比如班爐長、合金工等工號。應用PLC技術可實現自動化數據庫管理功能，整合相關工況參數，集合鋼液產品的數據信息，自動生成產品編號和標注產品信息，還可實現轉爐煉鋼過程中的精準化生產和高效智能化管理。

4 結束語

轉爐煉鋼工藝復雜、檢測參數偏多、設備操作頻繁，而檢測參數的準確性和自動化控制水平與鋼鐵產量是息息相關的。在當前的國際形勢和鋼材產業(yè)的背景下，自動化控制技術已經在鋼材生產領域占有重要的位置。隨著PLC技術的不斷發(fā)展，PLC系統(tǒng)在我國工業(yè)企業(yè)領域的應用越來越廣泛。本套轉爐煉鋼PLC自動化控制系統(tǒng)有較強的數據采集處理能力，檢測系統(tǒng)安全、可靠，大大提高了生產效率，增加了鋼鐵產量，降低了工程投資成本，在企業(yè)的實際運用中滿足了其生產需求，是一款性價比超高的轉爐煉鋼自動化控制系統(tǒng)。

參考文獻

[1]王嵐瀟，李明，劉宇飛.PLC在轉爐電氣控制系統(tǒng)中的應用及改進[J].化工文摘，2011（03）.

[2]劉永躍.基于PLC控制技術的轉爐煉鋼[J].中國科技博覽，2014（07）.

〔編輯：張思楠〕