PLC與WinCC在KR渣罐車(chē)上的應(yīng)用

徐建強(qiáng)

摘要：KR是煉鋼分廠的第一道工序，主要是對(duì)鐵水進(jìn)行三脫：脫硫，脫硅，脫磷。對(duì)整個(gè)鋼鐵的質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。而渣罐車(chē)主要是盛放KR鐵水扒渣時(shí)產(chǎn)生的鐵渣。但渣罐車(chē)先前的控制方式是通過(guò)繼電接觸器控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在長(zhǎng)期使用后，發(fā)現(xiàn)了此控制方式既復(fù)雜又對(duì)檢修維護(hù)工作帶來(lái)很多不便。之后我們將其控制方式改為PLC及WinCC自動(dòng)化控制，并且對(duì)渣罐車(chē)實(shí)時(shí)監(jiān)控，這樣不僅便于檢修人員對(duì)其檢修維護(hù)，提高了操作員工的工作效率，而且提高了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵字：PLC WinCC KR渣罐車(chē)

一、KR區(qū)域的簡(jiǎn)介

KR又名鐵水預(yù)處理，它是煉鋼分廠的第一道工序，在煉鋼工藝方

面有很重要的作用。為了滿足轉(zhuǎn)爐煉鋼高質(zhì)、高效的生產(chǎn)要求，高爐鐵水必須在KR進(jìn)行三脫處理：脫硫、脫硅、脫磷，從而降低了鐵水中一些元素成分。

某公司是全部通過(guò)機(jī)械攪拌法（KR）對(duì)鐵水進(jìn)行三脫處理的企業(yè)。主要工作原理是：通過(guò)加入脫硫劑，脫硅劑，脫磷劑，攪拌頭在鐵水中旋轉(zhuǎn)攪動(dòng)，使之充分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

二、KR渣罐車(chē)原來(lái)的概況及缺點(diǎn)：

由于KR主要是對(duì)高爐的鐵水進(jìn)行三脫處理，而在KR生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很多的鐵水渣，所以在KR的工藝中有一道工序是扒渣，而渣罐車(chē)就是用來(lái)盛放鐵水渣。下面簡(jiǎn)單介紹一下渣罐車(chē)原來(lái)的操作方法和控制原理：

㈠、渣罐車(chē)的操作方法：

當(dāng)鐵水通過(guò)三脫處理后，在鐵水表面就會(huì)產(chǎn)生很多鐵水渣，操作工就會(huì)通過(guò)扒渣機(jī)將鐵水渣扒到渣罐車(chē)?yán)?。但首先他們必須先在KR渣罐車(chē)操作室內(nèi)將渣罐車(chē)操作至處理停止位，在操作過(guò)程中，先將操作臺(tái)上的正向運(yùn)行轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)打到Ⅰ狀態(tài)，使得變頻器得到正轉(zhuǎn)高速運(yùn)行的信號(hào)，這時(shí)渣罐車(chē)就會(huì)以高速行駛;當(dāng)操作工發(fā)現(xiàn)渣罐車(chē)快到處理停止位時(shí)，再將正向運(yùn)行轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)打到Ⅱ狀態(tài)，使得變頻器得到一個(gè)正轉(zhuǎn)低速運(yùn)行的信號(hào)，同時(shí)渣罐車(chē)也會(huì)以低速行駛到停止位后停止。若要使得渣罐車(chē)反向運(yùn)行，其操作方法與正向類(lèi)似。但這種操作方法既繁瑣又不方便，并且有一定的不安全因素，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1、操作工在渣罐車(chē)即將到達(dá)停止位時(shí)，如果不將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)從Ⅰ狀態(tài)打到Ⅱ狀態(tài)，這樣渣罐車(chē)就會(huì)以高速的運(yùn)行狀態(tài)立即停止，這樣對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生一定的沖擊，將大大降低電機(jī)的使用壽命;

2、操作工在操作渣罐車(chē)時(shí)必須到KR渣罐車(chē)操作室進(jìn)行，而不能遠(yuǎn)程控制，對(duì)生產(chǎn)進(jìn)度有一定影響;

3、由于渣罐有很大的重量，具有很大的慣性，如果渣罐車(chē)從高速立即停止，就有可能導(dǎo)致渣罐翻倒，產(chǎn)生了很大的危險(xiǎn)性。

㈡、渣罐車(chē)的控制原理

渣罐車(chē)由變頻電機(jī)控制。渣罐車(chē)控制電路都是由繼電器，接觸器完成，其電氣圖和變頻器RMIO板接線圖簡(jiǎn)圖：

1、電機(jī)的高低速控制是通過(guò)操作工對(duì)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這樣就影響了操作工的工作效率;

2、由于轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)使用比較頻繁，對(duì)其使用壽命會(huì)大大降低;

3、繼電接觸器控制系統(tǒng)接線復(fù)雜，對(duì)設(shè)備檢修及維護(hù)工作帶來(lái)很多不便。

三、繼電接觸器控制系統(tǒng)與PLC、WinCC控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單介紹：

PLC又名可編程邏輯控制器，它是計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電接觸器控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，具備邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，并取代了繼電接觸器控制。從其產(chǎn)生到現(xiàn)在，因其可靠性高，編程方便，配置靈活在現(xiàn)代工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了接線邏輯到存儲(chǔ)的飛躍;其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步。其主要優(yōu)點(diǎn)具體表現(xiàn)在：

㈠、可靠性高

①、在硬件上，采用隔離、屏蔽、濾波、接地等抗干擾措施;

②、在軟件上采用數(shù)字濾波等抗干擾和故障診斷措施;

③、工作方式采用周期循環(huán)掃描方式。

㈡、功能強(qiáng)大

可編程序控制器及相關(guān)產(chǎn)品幾乎可以實(shí)現(xiàn)所有控制任務(wù)，是目前工廠中應(yīng)用最廣的自動(dòng)化設(shè)備

㈢、簡(jiǎn)單方便

①、接線簡(jiǎn)單，一般直接聯(lián)線;

②、語(yǔ)言方面都支持梯形圖，編程簡(jiǎn)單直觀;

③、模塊化設(shè)計(jì)或擴(kuò)展模塊的使用，簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)的形成;

④、系統(tǒng)設(shè)計(jì)容易，程序易調(diào)試和修改。

四、KR渣罐車(chē)的改造：

由于渣罐車(chē)原來(lái)是通過(guò)繼電接觸器控制系統(tǒng)來(lái)工作的，但繼電器和接觸器控制系統(tǒng)的復(fù)雜，可靠性低，所以我們采用了西門(mén)子PLC來(lái)替代繼電，接觸控制系統(tǒng)，由于PLC的控制系統(tǒng)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，而且某個(gè)具體的點(diǎn)數(shù)可以多次使用，這樣由PLC組成的控制系統(tǒng)相比控制規(guī)模大大減小，可靠性大大提高。并且原來(lái)渣罐車(chē)只能在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作，現(xiàn)采用WinCC畫(huà)面來(lái)實(shí)現(xiàn)可以進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。具體改造內(nèi)容如下：

㈠、原來(lái)的變頻器接收的輸入信號(hào)是通過(guò)切換轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，現(xiàn)在我們將所有的限位、按鈕和轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等數(shù)字量信號(hào)直接送到PLC，經(jīng)程序運(yùn)行處理后，由PLC輸出口來(lái)控制變頻器的運(yùn)行。具體如下：將原來(lái)的一個(gè)限位增加到三個(gè)限位，分別為減速位，停止位，急停位。當(dāng)渣罐車(chē)將減速限位壓下，通過(guò)PLC處理后，由某個(gè)輸出端控制中間繼電器，然后由中間繼電器的觸點(diǎn)給變頻器的一個(gè)低速信號(hào)，這時(shí)電動(dòng)機(jī)以較低的速度行駛;當(dāng)渣罐車(chē)將停止限位壓下時(shí)，變頻器停止工作，同時(shí)電磁抱閘失電恢復(fù)原始狀態(tài)抱住，渣罐車(chē)平穩(wěn)停止。而急停限位主要起到停止保護(hù)作用。

WinCC控制的原理大致描述如下：

（1） 在WinCC中添加WinCC與PLC進(jìn)行通訊的通訊驅(qū)動(dòng)程序

（2） 在通訊驅(qū)動(dòng)程序下相應(yīng)的通信協(xié)議下建立變量

（3） 為新建的變量選擇在PLC中的地址

（4） 將WinCC畫(huà)面中的圖形對(duì)象的屬性或者事件連接到變量上

這樣，當(dāng)我們?cè)诋?huà)面中對(duì)某個(gè)圖形對(duì)象進(jìn)行操作的時(shí)候，對(duì)象連接的變量的狀態(tài)將會(huì)發(fā)生改變，經(jīng)過(guò)PLC中程序的處理，從而達(dá)到遠(yuǎn)程控制的作用。

假如此時(shí)渣罐車(chē)處在等待位，這時(shí)我們單擊前進(jìn)按鈕，前進(jìn)按鈕變綠色，畫(huà)面上出現(xiàn)前進(jìn)的綠色箭頭，渣罐車(chē)前進(jìn)。當(dāng)渣罐車(chē)運(yùn)行到處理位時(shí)，處理位的減速和停止兩個(gè)限位被壓下，畫(huà)面上這兩個(gè)限位由灰色變成黃色，這時(shí)渣罐車(chē)停止，并且畫(huà)面上的“停止”底色就會(huì)變成紅色。這種控制方式不僅提高了操作工的工作效率，而且可以時(shí)刻監(jiān)控渣罐車(chē)的運(yùn)行狀況和具體位置。

五、結(jié)束語(yǔ)

KR渣罐車(chē)在采用了PLC及WinCC自動(dòng)控制后，運(yùn)行效果良好，與之前的繼電接觸器控制系統(tǒng)相比，硬件方面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，響應(yīng)速度快，性價(jià)比很高。另外還可以根據(jù)實(shí)際需要對(duì)程序軟件進(jìn)行修改，體現(xiàn)了極大的靈活性和適應(yīng)性。

在通過(guò)這次優(yōu)化改造后，不僅使設(shè)備的故障率大大降低，便于我們點(diǎn)檢檢修工作，而且減少了操作工的工作量和生產(chǎn)時(shí)間，提高了操作工的工作效率。

參考文獻(xiàn)：

⑴ PLC編程及應(yīng)用/廖常初主編——北京：機(jī)械工業(yè)出版社;

⑵ 可編程序控制器應(yīng)用教程/臺(tái)方主編——北京：中國(guó)水利水電出版社;

⑶ 深入淺出西門(mén)子WinCC V6（第2版）/蘇昆哲主編——北京：北京航空航天大學(xué)出版社