萊鋼大型H型鋼煉鋼系統(tǒng)900噸混鐵爐電氣系統(tǒng)于2004年6月投產(chǎn)使用，其過程控制采用電氣、儀表和計算機三電合一，整個控制系統(tǒng)的安全性和可靠性高，一次試車成功。

　　混鐵爐保存由高爐來的合格鐵水并保溫，將鐵7JC通過鐵水罐供給轉(zhuǎn)爐，加快鋼的冶煉提高鋼的質(zhì)量，均不同化學成分的鐵水。

　　通訊，兩臺工控機一臺為服務(wù)器，一臺為操作站，共同完成整個過程監(jiān)控和系統(tǒng)軟件的開發(fā)設(shè)計。

　　混鐵爐系統(tǒng)的自動控制由PLC控制程序完成，通過開放的Profibus―DP現(xiàn)場總線，連接各個部件，構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)，實現(xiàn)順序邏輯控制，聯(lián)動控制以及信號傳輸、報警和數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)功能強大，取消了二次儀表，同時設(shè)有人工緊急停車處理按鈕，操按工藝要求對混鐵爐的傾翻、停止、回位，既要保證足夠的啟動力矩，又要保持一定的轉(zhuǎn)速，使混鐵爐運行平穩(wěn)，避免點頭溢鐵。

　　根據(jù)變頻器具有強大功能的特點，混鐵爐傾動采用變頻器帶動三相鼠籠式異步電動機進行控制，能夠滿足要求，根據(jù)混鐵爐運行工況，通過設(shè)定變頻器參數(shù)，即可實現(xiàn)變頻無級調(diào)速，保持混鐵爐速運轉(zhuǎn)，并可以選擇主、備用電機進行工作，線路比較簡單，易與計算機聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)自動控制，按PLC發(fā)出指令工作，運行可靠性高，易于維護，這是一種最佳控作員站完成PLC系統(tǒng)的硬件組態(tài)，地址和站的分配以及用戶程序的設(shè)計開發(fā)和調(diào)試工作，程序設(shè)計采用模塊化編程，應(yīng)用相關(guān)數(shù)據(jù)塊組成整個控制系統(tǒng)，操作員站作為整個系統(tǒng)的人機界面友好，采用基于WINT2000Pro操作系統(tǒng)的SIMATICWinCC5.2畫面組態(tài)監(jiān)控軟件通過Profibus*DP實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的過程監(jiān)控，winCC能實現(xiàn)過程數(shù)據(jù)動態(tài)顯示，參數(shù)設(shè)定、操作控制和系統(tǒng)復(fù)位等功能，并具有過程信息歸檔、報警信息順序顯示、報表打印等功能，具有較強的實時性和可靠性。

　　制方案。

　　混鐵爐PLC主要完成兌鐵爐門的升降和爐體混鐵爐自動控制系統(tǒng)，由一臺S7-300PLC分別完成混鐵爐本體控制、鐵水兌鐵等控制。其配置主要有：主機架、電源、CPU、接P模塊、通訊模塊、以及數(shù)字量和模擬量輸人/輸出模塊等，主站與變頻器和編碼器通過工業(yè)現(xiàn)場總線Profibus -DP完成主從的傾翻操作，兌鐵和出鐵分別由兌鐵小車，鐵水稱量車組成，全系統(tǒng)監(jiān)控部分共1個測量點，設(shè)有實時和歷史趨勢畫面，分別對混鐵爐的各模擬量變化曲線、及煤氣和空氣壓力、流量、傾翻角度等顯示，實時數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、超限及事故報警、通過DP網(wǎng)實時數(shù)據(jù)傳送，由人機界面完成生產(chǎn)過程的監(jiān)控。

　　3.1傾倒控制由爐前操作室操作臺和計算機完成操作臺手動操作時主令控制器前搖或者后搖分別給出0~10V信號或0 ~10V信號，經(jīng)PLC程序采集處理后，轉(zhuǎn)換成~5V的數(shù)字信號傳輸?shù)阶冾l器給定，變頻器驅(qū)動電機以給定速度正反轉(zhuǎn)，完成爐體的傾翻、停止、回位，編碼器輸出的傾翻位移由角度顯示儀及主畫面顯示，畫面操作通過畫面選擇變頻器操作速度進入自動控制，PLC按設(shè)定的程序完成操作。

　　出鐵時，鐵水稱量車開到出鐵位，出鐵后進入自動控制，泡鐵爐返回零位，同時鐵水稱量車和操作室顯示鐵水重量。

　　兌鐵爐門提升到上限位，側(cè)兌小車到兌鐵位；對完鐵后，小車退到等待位，關(guān)閉爐門。自動時在上位機畫面操作，此時手動操作無聯(lián)鎖。

　　為保證混鐵爐的安全運行，PLC程序中，設(shè)有可靠的機械及電氣安全聯(lián)鎖回路，在操作室操作臺上設(shè)有一個緊急停止按鈕，當出現(xiàn)緊急情況時，按下此按鈕混鐵爐系統(tǒng)全部停車，待處理完成后將按鈕釋放，系統(tǒng)恢復(fù)正常操作，爐體工作有。、30.、47.、- 5*四個位置，正常工作范圍為0*~30°，檢修時的工作范圍為°~47°，-5*是爐體返回0*時防止過超限位避免混鐵爐齒條及減速箱齒輪，軸承和相關(guān)設(shè)備損壞，嚴重時將鐵水倒在爐下；通過工位切換開關(guān)選擇操作工位，在任意工位回至0*自動停止，倒鐵時傾倒至30*和回位0*自動停止；檢修工位爐體傾倒至47*自動停止，側(cè)兌小車未退到位和兌鐵爐門未降到位，爐體向下傾翻無效，爐體未到零位，兌鐵門和傾翻操作無效；當電氣發(fā)生故障時，可在機旁用手搬動氣動閥門放松制動器，使混鐵爐自動轉(zhuǎn)回零位，當變頻器出現(xiàn)問題時，自耦調(diào)壓系統(tǒng)自動投入作為應(yīng)急處理。

　　抗干擾功能的設(shè)計與實現(xiàn)由于供電系統(tǒng)中有大量高次諧波存在，嚴重威脅控制系統(tǒng)的正常運行和通訊網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)、安全、穩(wěn)定、暢通。為此設(shè)計中根據(jù)各種干擾源的情況，采取了以下抗干擾功能。

　　計算機系統(tǒng)單獨接地，接地電阻小于1.00，與電氣接地分開，以防形成接地環(huán)在接地線上產(chǎn)生接地電流引起PLC誤動作。

　　對系統(tǒng)模擬量輸入信號在進人PLC模擬量通道以前，先經(jīng)過信號隔離器消除通道中的串模干擾，提高了通道的信躁比。

　　模擬量信號的輸人導(dǎo)線采用有內(nèi)外屏蔽線的多芯雙絞線電纜，在橋架中分開敷設(shè)，單端接地，有效地衰減了高頻干擾，降低了輻射干擾和電磁偶合干擾，保證了有用信號正常傳輸。

　　模擬量模塊采用通道光電隔離模塊，降低通道間共模干擾。

　　數(shù)字量模塊采用通道光電隔離模塊，在信號進入PLC通道之前，防止串人強干擾源燒壞通道。

　　6通訊電纜設(shè)置-DP電纜時單獨穿金屬管，與動力電纜分開敷設(shè)，避免本體大電流線路干擾。

　　PLC柜與動力柜分別安裝在不同的地點，PLC柜安裝在操作室，動力柜安裝在電氣室，這樣有效地減少了強電磁干擾。

　　系統(tǒng)投運至今，抗干擾技術(shù)的合理應(yīng)用，保證了PLC設(shè)備和通訊網(wǎng)絡(luò)在惡劣環(huán)境中的安全運行，采用的SIEMNSPLC程序故障診斷、在線監(jiān)控和修改技術(shù)，方便了程序維護，開放的、標準的Profibus-DP現(xiàn)場總線增強了系統(tǒng)的擴展能力，與編碼器進行通訊組成工業(yè)現(xiàn)場總線，省去計數(shù)模塊，簡化接線，系統(tǒng)自動化水平高，操作方便，故障率低，沒有出現(xiàn)倒出大量鐵水和其它異常事故的情況，維護量小，所有這些，都達到了國內(nèi)先進水平，收到了滿意的效果。

　　特邀編輯：曹召亭