1、引 言

　　钢水的真空处理应用于钢水的脱氢、脱氮、去氧（轻处理）和脱硫，同时具有合金微调和温度调整的功能。攀钢生产特殊钢，如轨道钢、低合金结构钢、齿轮钢、氧气瓶钢等都需要经过真空处理，是方坯连铸生产的重要环节。顶枪应用于真空非处理状态下，对真空室进行保温，减少温降，祛除真空室内壁表面结瘤。根据炼钢厂对真空系统的生产要求，控制系统要具有高可靠性、易操作性、维修方便、控制功能全面的特点，真空控制系统的可编程控制器采用SEIMENS公司的SIMATIC S7-400 PLC。SIMATIC S7-400 PLC是具有中高档性能的PLC，具有模块化和用户易于掌握的特点，并具有高速的指令处理、人机界面、CPU的智能化诊断、具有网络通信、软件编程语言丰富的特点。

2、自动化级控制系统

　　根据真空的工艺设备情况，真空控制系统设计采用SIEMENS公司的SIMATIC PCS7过程控制系统，系统主要由一套S7 400 PLC、两台监控站和二级计算机系统构成。

　　RH控制系统采用两级控制系统组成，一级基础自动化系统和二级计算机控制系统CONTROL ENGINEERING China版权所有，在一级基础自动化系统中完成其逻辑控制和控制回路的调

节控制，二级计算机系统从基础自动化系统采取过程生产数据，根据生产计划和来钢情况进行模型运算，优化出生产参数下送到基础自动化系统执行操作。RH基础自动化系统采用西门子公司的S7 400系列的PLC控制器组成过程控制系统，网络系统采用西门子公司的工业以太网来连接LF系统、合金下料系统、中控室的操作站、报表打印机和RH的二级计算机等设备。过程控制系统采用西门子公司的S7 400系列组成PLC控制系统，操作台采用ET200M利用PROFIBUS-DP网络接入PLC主控器以减少电缆布线。机电一体设备采用RS232协议与PLC的主控器通讯。操作站与PLC系统之间采用工业以太网协议通讯，一级操作站和二级计算机采用西门子OPC协议来完成数据交换。为了对控制设备的精确定位，其传动系统采用VVVF技术来进行调速控制。

3、顶枪加热过程描述研究

　　顶枪在非处理期间由停放位开始下降控制工程网版权所有，当下降到预设加热高度时，加热煤气和氧气阀打开，煤气点火燃烧，调节煤气和氧气流量到给定值对真空室进行加热或除瘤。

图1 顶枪加热过程

　　位置和加热控制以及辅助控制的核心设备是PLC，软件是RH PLC使用的软件，控制程序是用STEP 7编程语言编写的，使用梯形图、功能框图、语句表语言。程序编写使用了模块化编写方式。

3.1 PLC对操作方式的实现

　　（1）事故操作方式（气动马达）：在事故状态下控制工程网版权所有，将气动马达耦合手柄打到气动马达位置，用N2升降顶枪。电动操作和气动马达操作控制工程网版权所有，通过一个耦合器进行切换，有一个行程开关检测顶枪处于气动或电动状态。（2）就地操作方式（现场操作箱）：在现场操作箱上选择“就地”，按“上升”按钮（自复位按钮），枪以给定速度上升，当枪运行到紧急上限时，自动停止；按“下降”按钮（自复位按钮），枪以给定速度下降，当枪运行到紧急下限时，自动停止。操作完毕，将选择开关置于“远控”（现场操作台）方式。当现场操作箱选择“就地”操作时www.cechina.cn，现场操作台、PLC和LEVEL 2均不能对顶枪进行操作。（3）本地手动操作方式（现场操作台）：在现场操作台上将钥匙开关置于“本地”（LOCAL）上升过程：首先将膨胀密封圈松开，当枪离预定位置较远时，按“高速上升”按钮（自复位按钮），枪高速上升，当枪快接近预定位置时，改按“低速上升”按钮，枪低速上升，到预定位置松开按钮，枪停止运行。锁紧膨胀密封圈。上升过程中，当枪到达上极限时，枪自动停止运行。下降过程：首先将膨胀密封圈松开，当枪离预定位置较远时，按“高速下降”按钮（自复位按钮），枪高速下降，当枪快接近预定位置时，改按“低速下降”按钮，枪低速下降，到预定位置松开按钮，枪停止运行。锁紧膨胀密封圈。下降过程中，当枪到达下极限时，枪自动停止运行。在现场操作台上设有1个BCD码数字显示表，显示顶枪的枪位（距真空室底部的距离），设有“本地/远程”、“高速上升”、“低速上升”、“高速下降”、“低速下降”及位置极限等指示灯。操作完毕，应将现场操作台上的钥匙开关置于“远程”（REMOTE）方式。操作台设有PLC的远程I/O站，使用PROFIBUS-DP网络与主站相连，传输速率是12M/S。使用PROFIBUS-DP协议。（4）远程操作方式（OSM操作站操作）：只有当实际枪位≤停放位（Parking Position）时，可以进行远程操作操作员直接在操作站上输入枪位设定值，在PLC中将实际枪位与设定枪位进行比较，控制顶枪的升降；当枪位差值>100mm时，顶枪高速运行（上升/下降），当枪位差值＜100mm时，顶枪低速运行（上升/下降）；当枪位差值＜10mm时，顶枪停