Application of Schneider Quantum PLC in converter steel-making

　　作者：王 萍


　　[摘 要] 文章以150t转炉为例，从控制工艺、系统组成、解决方案、经济效益等方面详细介绍了Quantum PLC的应用实践。

　　[关键词] Quantum PLC，转炉，自动化控制



　　Abstract:This paper describes in detail the application of QUANTU PLC in 150t converter steel-making project from control technics、system compose、resolvent and economy benefit.

　　Key Words: Quantum PLC， converter，automation control



　　一、概述

　　本文以某钢铁厂150t转炉为背景，其自动化系统的配置使用了Schneider自动化的Quantum PLC。项目由三部分组成：转炉本体、氧枪和原料，对应三套PLC控制系统。系统模拟量约2000点，数字量点约3000点，调节回路18个。


　　二、主要工艺图：

 

 

　　三、系统控制内容及功能要求

　　1、氧枪部分

　　（1）氧枪控制：检测降枪条件，控制吹炼过程中一系列连锁动作。
　　（2）氧枪定位控制：采用增量型编码器，自动判断出吹炼位置。
　　（3）变频器控制：氧枪水泵、汽包给水泵、设备水泵等重要设备全部由变频器控制。
　　（4）溅渣护炉：转炉的顶底复吹自动控制。采用顶吹中压氮气，将炉内剩余残渣吹至转炉炉壁上。
　　（5）倾动控制：对转炉进行前倾、后倾操作，保护氧枪。


　　2、原料部分

　　控制炼钢所需散装料和合金料的备料及下料。散装料和合金料通过料仓、给料器、称量料斗、溜槽、皮带机及下料溜槽进行控制及连锁，完成定量散装料和合金料的加入工作。


　　3、仪控部分

　　主要包括汽包液位及调节、除氧器水位及调节、顶吹氧气流量调节、底吹模式及流量调节、二文液压控制以及温度、压力、流量等基础数据的采集处理。


　　4、转炉一次除尘引风机

　　主要完成对风机转速控制、煤气回收各阀门控制、仪表参数的采集处理。


　　四、重点及难点

　　（1）氧枪定位采用增量型编码器，通过1756-HSC高速计数模板采集编码器的脉冲信号，经CPU运算处理成工程量位移信号。
　　（2）利用参数文件，实现了调用同一个画面，控制不同料仓的功能。
　　（3）在吹炼期和非吹炼期，风机采用高低速控制，两种速度转换时采用步进式调节。
　　（4）在出钢或出渣的同时可手动升降氧枪，启动刮渣器，进行刮渣。
　　（5）各系统间数据通讯采用环形快速以太网，在网络介质遭到破坏时，能够保证网络继续稳定运行，同时生成报警，通知维护人员对进行处理。


　　五、系统组成

　　六、解决方案：

　　以下是氧枪PLC硬件配置

 

　　七、操作站的主要工作

　　1、大数据量高速数据处理。模拟量约2000点，开关量约3000点。
　　2、长期历史趋势查询功能。可保存上百点的历史趋势一个月。
　　3、调节控制功能实现。控制调节回路18个。
　　4、逼真的生产工艺流程再现。工艺流程画面120余幅。
　　5、事件报警处理。记录时间一个月，报警条目600条。
　　6、快速、良好的动态响应能力。通过人机交互实现快速生产设备控制。


　　八、经济效益计算

　　主要反映在：控制系统稳定运行在钢产量综合效益中所占比例。按转炉年正常生产天数330天，每小时炼钢150吨，吨钢效益80元，控制系统所占综合效益比10%计算，则年经济效益＝330x24x150x80x10%=950.4(万元)。


　　九、系统评价：

　　1、高可靠性：Schneider PLC提供了更为可靠的平台。
　　2、开放性强：标准的工业以太网架构为系统提供了广阔的空间。
　　3、低故障率：较强的抗电磁辐射和干扰能力以及工业化现场设计使得PLC故障率≤1次/年。
　　4、适应性强：可以工作在恶劣的冶金企业环境。
　　5、性能优异：与主流操作系统、工业控制软件、用户应用程序的兼容性能良好，实时控制性能好。