精煉爐過程生產(chǎn)自動(dòng)化信息集成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

鄒剛

【摘 要】本文通過對精煉爐過程中生產(chǎn)自動(dòng)化和信息集成系統(tǒng)的技術(shù)方面的講解，著重展現(xiàn)了自動(dòng)化和信息化在工藝設(shè)備的精煉冶煉中的作用。

【關(guān)鍵詞】電氣自動(dòng)化；控制系統(tǒng)；系統(tǒng)功能

0 前言

在我國，鋼材產(chǎn)量大是一大優(yōu)勢。然而通過對精煉爐過程中生產(chǎn)自動(dòng)化和信息集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體技術(shù)運(yùn)用，企業(yè)可以實(shí)時(shí)接收生產(chǎn)計(jì)劃，并且按照計(jì)劃動(dòng)態(tài)組織生產(chǎn)，在對精煉爐生產(chǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)跟蹤下，可以計(jì)算出冶金模型，從而使作業(yè)過程高效而準(zhǔn)確，也體現(xiàn)出自動(dòng)化和信息技術(shù)在未來鐵合金行業(yè)發(fā)展中的重要作用。

1 精煉爐過程的自動(dòng)控制設(shè)備

1.1 基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)特點(diǎn)

精煉爐本體部分控制用PLC系統(tǒng)的功能，主要包括鋼包精煉爐高壓供電主回路狀態(tài)監(jiān)控、爐用變壓器系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控、液壓系統(tǒng)監(jiān)視及控制還有鋼水?dāng)嚢柘到y(tǒng)控制這幾部分。主要負(fù)責(zé)各調(diào)節(jié)閥的開度流量還有壓力調(diào)節(jié)和監(jiān)視，測溫取樣系統(tǒng)控制包括測溫取樣系統(tǒng)電液推桿的動(dòng)作，鋼水罐車的監(jiān)視控制包括鋼水罐車定位脈沖檢測，爐蓋的升降及煙道調(diào)節(jié)閥的開度控制，煙道調(diào)節(jié)閥開關(guān)及開度調(diào)節(jié)與爐子工況的聯(lián)鎖控制。合金及渣料系統(tǒng)PLC主要功能包括合金及渣料上料系統(tǒng)的控制，合金及渣料配料系統(tǒng)主要完成為滿足合金及渣料的精確配比，合金投料系統(tǒng)將配比好的合金及渣料投入精煉爐，完成對相關(guān)振動(dòng)給料機(jī)的起停以及相關(guān)除塵電動(dòng)閥的開關(guān)聯(lián)鎖控制，水處理系統(tǒng)是完成水泵起停和閥門開關(guān)的重要聯(lián)鎖，喂絲系統(tǒng)使完成喂絲系統(tǒng)喂線和退線等動(dòng)作，這種系統(tǒng)的特點(diǎn)是PLC5/80C系列的CPU在當(dāng)時(shí)實(shí)現(xiàn)熱備用比較困難，導(dǎo)致這種系統(tǒng)就變得復(fù)雜起來，鋼包運(yùn)輸臺(tái)車的定位和測溫取樣槍的定位都是采用的編碼器，LF爐消耗電能的記錄是在主PLC中進(jìn)行的，電能累計(jì)在增加的SLC500CPU中完成后傳送給主PLC。

1.2 精煉爐自動(dòng)控制設(shè)備分析

RH系統(tǒng)裝置是一種二次精煉的生產(chǎn)裝置，為了防止高溫鋼水流過時(shí)燒穿真空槽，就需要生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的鋼水，并且在生產(chǎn)裝置真空槽內(nèi)內(nèi)置耐火材料，并且在真空槽兩側(cè)下浸漬管內(nèi)壁也運(yùn)用耐火材料，真空槽上的熱彎管，是為了將真空槽爐內(nèi)抽掉的高溫氣體排出，這種工作原理是處理鋼水時(shí)，將浸漬管浸入鋼水包中，然后再用真空泵直接抽走槽內(nèi)的氣體，這樣做的目的是用于減小槽內(nèi)鋼水表面的大氣壓，從而趨使鋼水由浸漬管流入到真空槽內(nèi)，真空槽都是由兩部分組成的，上升管用于將氬氣不斷的吹入到真空環(huán)流系統(tǒng)中正在處理的鋼水，這樣就會(huì)形成與下降管相比較高的靜壓差，從而完成一次鋼水的循環(huán)流動(dòng)。真空槽環(huán)流氣體控制分為兩種，分別是脫氣處理和非脫氣處理，前一種通過浸漬管不斷送入一些不活躍氣體，從而驅(qū)動(dòng)鋼水在真空槽內(nèi)的環(huán)形流動(dòng)，而第二種是通過氮?dú)獾谋Ｗo(hù)作用，對于不同的鋼種冶煉種類中的不同生產(chǎn)工藝流程階段會(huì)選用不同的環(huán)流氣體流量作用于真空槽內(nèi)。

1.3 精煉爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類

精煉爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類大體包括這幾種，自動(dòng)化控制系統(tǒng)和過程控制系統(tǒng)，還有爐體PLC控制系統(tǒng)，基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)包括電控和儀控兩部分，是為了實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)控制和儀表自動(dòng)控制等功能，它是通過工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與精煉爐除塵設(shè)備及合金加料設(shè)備基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)之間的連網(wǎng)通訊，過程控制系統(tǒng)包括了生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃生成協(xié)調(diào)和數(shù)據(jù)的收集和整理等，過程控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)從基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)采集精煉爐生產(chǎn)作業(yè)過程中設(shè)備、工藝操作等的狀態(tài)數(shù)據(jù)及消耗數(shù)據(jù)，在進(jìn)行處理后存入生產(chǎn)、冶金及能源介質(zhì)數(shù)據(jù)庫，從而方便了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢和修改等操作。精煉爐本體PLC系統(tǒng)主要完成采集過程變量、系統(tǒng)狀態(tài)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、邏輯判斷、閉環(huán)控制信號(hào)計(jì)算，輸出系統(tǒng)狀態(tài)、動(dòng)作命令或及控制信號(hào)，最后完成爐子的動(dòng)作及顯示。

2 精煉爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的信息化設(shè)計(jì)

2.1 精煉爐自動(dòng)化過程控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

過程計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)組成主要是過程服務(wù)器計(jì)算機(jī)和終端計(jì)算機(jī)及網(wǎng)路設(shè)備組成。這種計(jì)算機(jī)主要完成的是生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的管理，通過設(shè)定值和采集生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，來進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的運(yùn)算，并且運(yùn)用功能描述數(shù)據(jù)儲(chǔ)存與管理，來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的創(chuàng)建和訪問。還有數(shù)據(jù)庫維護(hù)等方面，對工廠內(nèi)部的各種作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信息、制造標(biāo)準(zhǔn)信息進(jìn)行管理，同時(shí)還具有對標(biāo)準(zhǔn)信息的新增修改和刪除的功能，并提供畫面顯示，以便為操作工提供必要的指導(dǎo)。這種過程控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對基本信息資料的管理主要有資料名稱、資料代碼、堆比重、主要成分信息等，在這種分層管理模式下，計(jì)算機(jī)制定制造命令和出鋼計(jì)劃，接受生產(chǎn)指令和計(jì)劃，進(jìn)行儲(chǔ)存并隨時(shí)管理。同時(shí)還包括其他工位運(yùn)轉(zhuǎn)狀況與實(shí)績信息的收集，其中包括整個(gè)煉鋼區(qū)域內(nèi)的各個(gè)工位的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況信息以供精煉操作人員參考，這些信息對于精煉操作人員都是重要的參考數(shù)據(jù)。

2.2 精煉爐過程自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊設(shè)計(jì)

由于精煉爐過程自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來源于一級(jí)基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)，在過程自動(dòng)化系統(tǒng)下產(chǎn)生的過程優(yōu)化和模型計(jì)算數(shù)據(jù)也必須下傳到基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行直接的生產(chǎn)控制，所以目前OPC技術(shù)是工業(yè)控制界比較先進(jìn)的處理技術(shù)，他的高效運(yùn)行可以解決精煉爐過程中的數(shù)據(jù)通訊。目前，一般采用OPC技術(shù)設(shè)計(jì)通訊系統(tǒng)，不僅可以為用戶還可以為硬件制造商和軟件開發(fā)商同時(shí)提供巨大的利益。由于這個(gè)系統(tǒng)可以很方便的修改和升級(jí)，只需要增加一個(gè)數(shù)據(jù)，就可以使所有軟件與它進(jìn)行數(shù)據(jù)互交，并且OPC規(guī)范以O(shè)LE為技術(shù)基礎(chǔ)，因此，可以將各個(gè)子系統(tǒng)從物理上分開，并將其分布在網(wǎng)絡(luò)的不同節(jié)點(diǎn)。由于OPC實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程調(diào)用，將應(yīng)用程序與系統(tǒng)硬件隔離，從而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)應(yīng)用范圍的擴(kuò)大。

2.3 精煉爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能

利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了控制數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集是取代了傳統(tǒng)的手工信息采集和控制，他實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的邏輯連鎖控制；從而明顯地提高著精煉爐的品質(zhì)，還為增產(chǎn)增效做出了巨大的貢獻(xiàn)，并且還為信息反饋的人工服務(wù)節(jié)省了大量的資源。對于精煉爐系統(tǒng)的電氣設(shè)備，比如說交流接觸器、變頻器等，他們的控制對象一般都為高壓開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測及故障信號(hào)檢測；這種控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在主控室和現(xiàn)場操作箱的兩地操作控制，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)渣水冷卻器工作狀態(tài)的檢測，對于對于爐蓋與電極之間，既防止了工人的誤操作，也極大地減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，是一舉兩得的事情；而對于電極調(diào)節(jié)運(yùn)用了多沖量的自動(dòng)調(diào)節(jié)，在他的機(jī)械設(shè)計(jì)上，一般采用3根直線排列爐頂電極，其中1根作為起弧電極一陰極，置于鋼包爐中心部位；另兩根分別排列于起弧電極的兩側(cè)并插人爐渣，作為回路電極。這樣做是為了保持電弧居，從而防止了偏弧現(xiàn)象的發(fā)生。

3 結(jié)語

在精煉爐的生產(chǎn)過程中，通過自動(dòng)化和信息化的結(jié)合，系統(tǒng)全面地整理了自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制的設(shè)計(jì)技術(shù)，對精煉爐進(jìn)行動(dòng)態(tài)生產(chǎn)管理，實(shí)現(xiàn)了操作過程優(yōu)化，減少人工操作誤差，同時(shí)提高了作業(yè)效率，降低了生產(chǎn)成本和管理成本，這是生產(chǎn)發(fā)展的需求，也是企業(yè)未來發(fā)展的走向，所以企業(yè)只有將現(xiàn)代化的技術(shù)融入生產(chǎn)中，才能更快的改善產(chǎn)能，實(shí)現(xiàn)計(jì)算全自動(dòng)控制提高了企業(yè)的整體效益，從而增加競爭力，達(dá)到現(xiàn)代化和信息化的生產(chǎn)水平。

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[責(zé)任編輯：王楠]