PLC技术在转炉炼钢中的运用

PLC技术在转炉炼钢中的运用

廖磊

（阳春新钢铁有限责任公司，广东 阳春 529629）

摘要：PLC技术具有较强抗干扰能力、控制系统结构简单、编程便利、通用性强、功能强大、维护方便等优势，在诸多领域都有广泛应用。转炉炼钢中应用PLC技术，能够集中控制生产过程中诸多工艺参数、设备运行参数，全面提高炼钢工作效率。本文主要对PLC技术在转炉炼钢中的运用进行论述分析，以供参考。

关键词：PLC技术；转炉炼钢

如今社会智能化水平逐步提高，转炉自动化系统也积极应用智能化技术手段，PLC技术应用可使传统控制系统运行更加快速，数据处理功能得到加强，实现系统升级改进，功能更加多元化，炼钢智能化，有助于产品质量稳步提升。

一、PLC技术优势分析

1、安全可靠

PLC使用大规模集成电路技术，运用规范化生产工艺制造，通过先进抗干扰技术建设内部电路，因此可靠性较强。[1]。此外，由于使用大量抗干扰元件，可以及时阻断外界影响。当设备发生异常情况时，PLC可以运用外部预警系统有效识别、对比异常信息，提示故障处理，确保运行系统安全。

2、程序控制效果良好

PLC是以数据测量为基础，根据编程开展系统化操作和控制的应用系统。转炉炼钢自动化控制中，原有数据通过信号传输形式进入到控制系统中，利用程序化操作实现自动化控制，数据精准可以让程序运行更加可靠。

3、流程简化，操作便利

PLC技术可依据特定程序自动化操作，在应用控制系统时，会涉及诸多输入信号，如开关量、模拟量、运动等控制以及数据处理[2]，PLC输入信号在程序处理过程中固定统一，整个过程完全按照已编辑的标准程序进行，让炼钢过程更加有序，减少偏差，相关数据真实准确。

二、PLC技术在转炉炼钢中的具体应用

1、PLC开关量的逻辑连锁控制功能

PLC系统传动控制得以实现离不开开关量连锁控制。是将分布式设备本体各个位置的检测开关期间信号采集到开关量输入模板中，在编程后，通过开关量输出模块输出，对继电器、变频器控制端子进行控制，达到设备转动的目的。为使氧枪升降和转炉前后倾动设备运行安全，只有当转炉转入冶炼位置，也就是转炉在零位时，才可以让氧枪下降，同时设置好下限为开关，避免操作过程中出现失误，导致氧枪下降得太低，使炉体、氧枪受到损坏[3]。氧枪提高时，会有上限以及超高限位对其提升行程进行控制。此外，氧枪升降控制在PLC运行程序上彼此有互锁。为使冶炼安全性得到提高，避免设备损坏，氧枪设备与其余设备传动控制系统之间还有连锁信号。

2、在程序控制中应用

转炉炼钢中应用PLC技术，开展单元式顺序管理，在此过程中可全方位、准确分析，让自动化控制流程更为科学流程。如在顺序控制器中应用PLC技术，探头自动装卸机将探头从储存箱中取出，然后连接到副枪枪头上，在保证探头连接准确后，将副枪移动至测量位置。然后，系统结合钢水液面高度，对副枪插入深度、测量时间进行控制，测量结束后，系统对副枪提枪进行控制，达到待机位置后，探头装卸机拔除使用过的探头。将测量数据传输至LCD，依据不同钢种所需终点成分，向其他PLC发送控制指令，通过PLC做好出钢前调整。利用操作室中LCD监视副枪运行情况，让应用控制程序有序，防止操作不当影响整体运行，使转炉炼钢自动化控制效率得到明显提升。

3、转炉炼钢生产过程中管控

    转炉炼钢生产过程中，称重传感器要采集检测石灰、合金等固体物料情况，并将获得数据输入到PLC模块中，通过CPU模块对各种固体物料加入数量进行计算，进而让生产管理达到综合化目的。当转台旋入冶炼位、转炉进入零位、氧枪进入烟罩时系统会发出信号，实现出钢操作复位。每炉启动信号依据钢用料类型单独累计。上位机组态软件中，可获取PLC出钢时储存数据，同时为其命名，如班炉长等工号。使用PLC技术能够做到自动化数据库管理，对工况参数科学整合，将钢液产品数据信息进行收集，实现产品编号自动化生成，并明确标注产品信息，让转炉炼钢生产过程更加精准，实现智能化管理。

4、在闭环控制中应用

转炉倾动控制系统结构主要是转炉倾动驱动电动机，4台电动机使用4点悬挂形式啮合在一个齿轮箱上促使转炉倾动，4台电动机通过主从控制方法达到负荷平衡。传动装置与倾动电机实现1对1控制，也就是由2台调速装置对应1台倾动电机，若1台电动机或装置出现故障，其余3台电动机可以继续工作，若2台电动机发生故障，其它2台也能够驱动转炉炼钢。4台倾动变频器利用FDCO-02通讯模块构成光纤环网，构成主从控制结构与数据通讯，与PLC借助FENA-11模块通讯[4]。利用变频器让主/从电流负荷达到平衡，并具有主/从切换功能。转炉出钢、出渣时，交流电源出现停电故障，这是可以通过UPS持续电源利用PLC程序控制打开转炉4台液压电磁制动器，转炉利用自重复位，使自身处在安全位置上。每一台电动机根据机械配装1台脉冲编码器，并将绝对值编码器安装在转炉输出轴上，脉冲编码器作为速度反馈信号，将绝对值编码器信号反馈到PLC，作为转炉倾动角度显示信号。

各个装置共同使用主变频器速度环，主从控制在控制单元中实现，防止电磁干扰，通讯速度比较快，使输出转矩相同，达到力矩平衡。控制单位与PLC间都可利用Profibus网络连接，借助HMI对传动装置情况实时监控。正常情况联动运行过程中，倾动电机抱闸主要通过PLC、变频器进行控制，以确保转炉系统体倾动安全。如果控制方式是带编码器的闭环控制，能够确保转矩输出的准确性、速度得到有效控制。4台电动机全部有抱闸机构，抱闸通过PLC输出接点、变频输出点共同控制，如果PLC或变频出现故障、死机时，另一方控制系统输出点动作，抱闸关闭，确保炉体安全。借助PLC闭环控制设计，让转炉倾动控制更为安全、准确。

5、在通讯数据处理控制中应用

PLC系统控制其在运行时，可以具数据采集、整理需要对数据进行编号，结合编号性质发送、接收信号。转炉生产时会应用到氧枪、倾动本体系统以及辅原料下料系统、合金下料系统、转炉汽化冷却系统、转炉副枪测量系统等多个PLC 系统，PLC系统间利用以太网实现通讯，达到多种工艺控制功能，各系统密切合作、连锁控制，确保转炉冶炼工作顺利完成。PLC利用 Profibus网通讯采集编码器信号、控制变频器[5]，采集脉冲利用PLC程序功能块转换为位置信号，准确计算氧枪高度，利用变频器实现驱动氧枪电机、倾动电机和钢车电机等控制。

结束语：

总而言之，转炉炼钢工艺比较复杂，操作频繁，相关参数比较多，参数是否准确以及自动化控制情况将影响到钢铁的产量。当前信息技术广泛应用，钢材生产领域也积极应用自动化控制技术。PLC技术的发展促使我国工业企业获得良好发展。转炉炼钢PLC自动化控制系统有很强数据采集处理功能，检测系统比较安全、可靠，生产效率会得到明显提升，使钢铁产量明显增多，满足社会生产需求。

参考文献：

[1]梁明胜.PLC技术在转炉炼钢中的应用[J].金属世界,2023(5):90-93.

[2]陈惠萍.PLC系统位置智能模块在炼钢厂氧枪枪位控制中的有效运用[J].中文科技期刊数据库(全文版)工程技术,2023(10):0025-0028.

[3]张雷.基于PLC和变频器控制的电炉/转炉炼钢自动化系统设计[J].中国科技期刊数据库 工业A,2023(6):0189-0192.

[4]房立文.冶金转炉炼钢自动化控制技术的分析[J].山西冶金,2023,46(2):59-60+71.

[5]张顶勋.转炉高效炼钢技术创新[J].中文科技期刊数据库(全文版)工程技术,2023(6):0107-0110.