鐵水倒罐站鐵水測溫、取樣自動(dòng)控制系統(tǒng)開發(fā)

楊蘭萍，王永春，朱 海

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

鐵水倒罐站鐵水測溫、取樣自動(dòng)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(jì)南250014；2濟(jì)南黃河河務(wù)局天橋黃河河務(wù)局，山東 濟(jì)南250032）

采用西門子Step 7 V5.4對變頻器、編碼器進(jìn)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(jì)中控室監(jiān)控界面，開發(fā)了鐵水倒罐站測溫、取樣自動(dòng)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(shí)現(xiàn)對測溫取樣裝置的準(zhǔn)確定位，應(yīng)用表明，測溫精度可達(dá)到0.5%，停止過程中不會(huì)出現(xiàn)滑行現(xiàn)象。

鐵水罐；測溫取樣裝置；自動(dòng)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(shí)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(shí)時(shí)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(huì)出現(xiàn)人為誤差；同樣，使用人工測溫，工作勞動(dòng)強(qiáng)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(dòng)控制系統(tǒng)，以降低勞動(dòng)強(qiáng)度與操作難度，提高監(jiān)測精度。

2 測溫、取樣自動(dòng)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(yùn)來后在倒罐坑內(nèi)倒入鐵水罐，稱量臺車稱重后運(yùn)至測溫位，用測溫取樣裝置測溫取樣，再運(yùn)到吊包位由行車吊到鐵水預(yù)處理后，進(jìn)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(yuǎn) 程 站（IM153-1），測溫取樣裝置遠(yuǎn)程控制箱由Turk系列模塊控制；CPU通過Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)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(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互應(yīng)用。

2.2 軟件組成

測溫取樣自動(dòng)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(jìn)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(gè)控制指令，完成對變頻器、編碼器的精確控制；上位機(jī)中控室監(jiān)控軟件采用西門子Wincc V6.2，設(shè)計(jì)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(yùn)行方向、運(yùn)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(shí)時(shí)位置信息，測溫取樣裝置實(shí)時(shí)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(dòng)操作與手動(dòng)操作。自動(dòng)方式：在操作箱上選擇自動(dòng)方式，測溫取樣裝置下行至測溫位停止，延時(shí)3 s后自動(dòng)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(jìn)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(dòng)方式：在操作箱上選擇手動(dòng)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(shí)停止，同樣下行時(shí)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(jìn)行減速。在正常工作中一般采用自動(dòng)操作方式，只有在檢修或者非正常工作狀態(tài)下采用手動(dòng)操作方式，手動(dòng)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(gè)限位：上限、上上限、下限、下下限。由于實(shí)際運(yùn)行過程中機(jī)械的原因，電機(jī)的抱閘在測溫取樣裝置停止時(shí)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(shí)際測溫需要。這時(shí)可用編碼器檢測，由PLC讀取編碼器碼值，經(jīng)程序計(jì)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(shí)，測溫取樣裝置先進(jìn)行一定程度的減速，再到上限、測溫位等位置時(shí)便能及時(shí)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(jì)算方法

PLC通過Profibus-DP總線實(shí)時(shí)讀取編碼器碼值，并由程序通過公式計(jì)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(shí)對編碼器進(jìn)行校正，即給編碼器寫入一個(gè)恰當(dāng)?shù)拇a數(shù)，并以這個(gè)數(shù)為基準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算。這樣，系數(shù)為每次計(jì)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(zhǔn)確，方便生產(chǎn)人員操作。

3 應(yīng)用效果

鐵水測溫、取樣自動(dòng)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(shí)現(xiàn)對測溫取樣裝置的準(zhǔn)確定位，精準(zhǔn)調(diào)整下槍位置，測溫精度達(dá)到0.5%，沒有再出現(xiàn)滑行現(xiàn)象，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)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(jì)南大學(xué)工業(yè)自動(dòng)化專業(yè)?，F(xiàn)為山東省冶金科學(xué)研究院助理工程師，從事電氣自動(dòng)化技術(shù)工作。