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自动控制技术在120 t转炉控制系统中的应用

作者:乔卫国,杨怀玲,孟伟,王永刚2009.11.03阅读 30644

        当前国内120 t转炉主要还是依靠操作人员 的经验配合相关操作数据进行操作CONTROL ENGINEERING China版权所有,人工进行终 点控制,命中率不到50%。由于往往要进行补吹, 因此严重地影响了生产效率和钢水质量。为提高 产品的质量和生产效率,莱芜钢铁集团有限公司 进行了120 t转炉自动炼钢的研究。[ 1 - 2 ]
        1 研发思路及方案制定
        转炉炼钢控制主要包括两个方面:过程控制和终点控制。过程控制主要是吹氧造渣操作,以 便使转炉炼钢过程得以平稳进行;终点控制则是 要求在吹炼终点时获得成分和温度都合格的定量 钢水。我们根据莱芜钢铁集团有限公司120 t转 炉的设备工艺和控制现状,按照全自动智能炼钢 的目标,制定了缜密的技术方案,以期达到智能化 炼钢的目标。
        本系统的技术开发工作涉及氧压自适应控制、氧枪定位、氧步判断、天车物流跟踪等多个系 统的设计与开发,系统复杂,联锁条件多,控制及 安全要求严格。
        通过本系统的开发,预期实现转炉系统的吹 氧操作(控制吹氧量和吹氧时间) 、枪位控制、冷却 剂操作(控制加料量和加料时间)的自动控制,实 现转炉炼钢生产各个流程的最优协同作业,实现 120 t转炉的全自动控制。
        2 系统升级改造
        莱钢120 t转炉原有自动化系统主要采用西 门子S72400系列控制器,为了实现全自动智能炼 钢控制,必须在原控制系统的基础上进行大幅度 的技术升级和设备改造。主要目的是完成生产过 程控制、数学模型的建立、生产指令的下达、生产 流程中各子系统的协同作业、数据采集、数据显 示、历史数据存储、故障报警和故障自诊断等功 能。
        211 硬件
        改造后的硬件系统包括: ( 1) 9 套西门子S72 400系列PLC控制工程网版权所有,用于现场工艺控制与数据采集; (2) 1套S72400系列PLC控制工程网版权所有,用作一级与二级系统之间 的网关; (3) 1套副枪数据采集与处理系统; ( 4) 1 套带有自定位、数据采集与处理的天车物流跟踪 系统; (5) 2台用于现场控制的一级热备服务器, 2 台用于二级数据处理系统的冷备服务器, 9台用于 现场控制的操作员机控制工程网版权所有, 3台用于工艺控制的操作员 机控制工程网版权所有, 1台用于工艺工程师的工程师站。
        根据系统的结构特点、系统设备的分布情况、 稳定性和安全性要求,对整个网络系统的拓扑结 构进行了整体规划,整个网络分为控制系统的一 级网络和生产调度管理用的二级和三级网络。
        一级系统各系统之间采用以太环网进行数据 通信,有效地保证了各控制器之间、控制器与上位 机、上位机之间的数据实时通信,不会因为网络中 某一个节点或者某一段光缆故障而影响系统之间 的正常数据传输,确保了生产的正常进行;并且当 某一个节点或某一处光缆出现故障时CONTROL ENGINEERING China版权所有,网络本身 能够自动检测到出现故障的部位,提示维修人员 进行故障查找。
        转炉二级网络采用的是星型网络,在主服务 器室设有主交换机控制工程网版权所有,经过网关分别连接到副枪数 据采集、化验室质量分析等系统。一级和二级之 间经过Gateway进行数据交换,既保证了数据的快 速传输,也对一级控制网络和二级管理网络进行 了有效的安全隔离,对一级生产系统起到可靠的 安全保证。其网络示意图如图1所示。

网络示意图


        212 软件
        在原有控制软件的基础上又增加了数据传 输、分析和处理软件,主要包括:
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