鄒剛

【摘 要】本文通過對精煉爐過程中生產(chǎn)自動化和信息集成系統(tǒng)的技術(shù)方面的講解，著重展現(xiàn)了自動化和信息化在工藝設(shè)備的精煉冶煉中的作用。

【關(guān)鍵詞】電氣自動化；控制系統(tǒng)；系統(tǒng)功能

0 前言

在我國，鋼材產(chǎn)量大是一大優(yōu)勢。然而通過對精煉爐過程中生產(chǎn)自動化和信息集成系統(tǒng)設(shè)計的具體技術(shù)運用，企業(yè)可以實時接收生產(chǎn)計劃，并且按照計劃動態(tài)組織生產(chǎn)，在對精煉爐生產(chǎn)進行實時的數(shù)據(jù)跟蹤下，可以計算出冶金模型，從而使作業(yè)過程高效而準(zhǔn)確，也體現(xiàn)出自動化和信息技術(shù)在未來鐵合金行業(yè)發(fā)展中的重要作用。

1 精煉爐過程的自動控制設(shè)備

1.1 基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)特點

精煉爐本體部分控制用PLC系統(tǒng)的功能，主要包括鋼包精煉爐高壓供電主回路狀態(tài)監(jiān)控、爐用變壓器系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控、液壓系統(tǒng)監(jiān)視及控制還有鋼水?dāng)嚢柘到y(tǒng)控制這幾部分。主要負(fù)責(zé)各調(diào)節(jié)閥的開度流量還有壓力調(diào)節(jié)和監(jiān)視，測溫取樣系統(tǒng)控制包括測溫取樣系統(tǒng)電液推桿的動作，鋼水罐車的監(jiān)視控制包括鋼水罐車定位脈沖檢測，爐蓋的升降及煙道調(diào)節(jié)閥的開度控制，煙道調(diào)節(jié)閥開關(guān)及開度調(diào)節(jié)與爐子工況的聯(lián)鎖控制。合金及渣料系統(tǒng)PLC主要功能包括合金及渣料上料系統(tǒng)的控制，合金及渣料配料系統(tǒng)主要完成為滿足合金及渣料的精確配比，合金投料系統(tǒng)將配比好的合金及渣料投入精煉爐，完成對相關(guān)振動給料機的起停以及相關(guān)除塵電動閥的開關(guān)聯(lián)鎖控制，水處理系統(tǒng)是完成水泵起停和閥門開關(guān)的重要聯(lián)鎖，喂絲系統(tǒng)使完成喂絲系統(tǒng)喂線和退線等動作，這種系統(tǒng)的特點是PLC5/80C系列的CPU在當(dāng)時實現(xiàn)熱備用比較困難，導(dǎo)致這種系統(tǒng)就變得復(fù)雜起來，鋼包運輸臺車的定位和測溫取樣槍的定位都是采用的編碼器，LF爐消耗電能的記錄是在主PLC中進行的，電能累計在增加的SLC500CPU中完成后傳送給主PLC。

1.2 精煉爐自動控制設(shè)備分析

RH系統(tǒng)裝置是一種二次精煉的生產(chǎn)裝置，為了防止高溫鋼水流過時燒穿真空槽，就需要生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的鋼水，并且在生產(chǎn)裝置真空槽內(nèi)內(nèi)置耐火材料，并且在真空槽兩側(cè)下浸漬管內(nèi)壁也運用耐火材料，真空槽上的熱彎管，是為了將真空槽爐內(nèi)抽掉的高溫氣體排出，這種工作原理是處理鋼水時，將浸漬管浸入鋼水包中，然后再用真空泵直接抽走槽內(nèi)的氣體，這樣做的目的是用于減小槽內(nèi)鋼水表面的大氣壓，從而趨使鋼水由浸漬管流入到真空槽內(nèi)，真空槽都是由兩部分組成的，上升管用于將氬氣不斷的吹入到真空環(huán)流系統(tǒng)中正在處理的鋼水，這樣就會形成與下降管相比較高的靜壓差，從而完成一次鋼水的循環(huán)流動。真空槽環(huán)流氣體控制分為兩種，分別是脫氣處理和非脫氣處理，前一種通過浸漬管不斷送入一些不活躍氣體，從而驅(qū)動鋼水在真空槽內(nèi)的環(huán)形流動，而第二種是通過氮氣的保護作用，對于不同的鋼種冶煉種類中的不同生產(chǎn)工藝流程階段會選用不同的環(huán)流氣體流量作用于真空槽內(nèi)。

1.3 精煉爐自動控制系統(tǒng)的分類

精煉爐自動控制系統(tǒng)的分類大體包括這幾種，自動化控制系統(tǒng)和過程控制系統(tǒng)，還有爐體PLC控制系統(tǒng)，基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)包括電控和儀控兩部分，是為了實現(xiàn)電氣自動控制和儀表自動控制等功能，它是通過工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)與精煉爐除塵設(shè)備及合金加料設(shè)備基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)之間的連網(wǎng)通訊，過程控制系統(tǒng)包括了生產(chǎn)作業(yè)計劃生成協(xié)調(diào)和數(shù)據(jù)的收集和整理等，過程控制計算機系統(tǒng)從基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)采集精煉爐生產(chǎn)作業(yè)過程中設(shè)備、工藝操作等的狀態(tài)數(shù)據(jù)及消耗數(shù)據(jù)，在進行處理后存入生產(chǎn)、冶金及能源介質(zhì)數(shù)據(jù)庫，從而方便了數(shù)據(jù)的存儲、查詢和修改等操作。精煉爐本體PLC系統(tǒng)主要完成采集過程變量、系統(tǒng)狀態(tài)，進行數(shù)據(jù)處理、邏輯判斷、閉環(huán)控制信號計算，輸出系統(tǒng)狀態(tài)、動作命令或及控制信號，最后完成爐子的動作及顯示。

2 精煉爐自動控制系統(tǒng)的信息化設(shè)計

2.1 精煉爐自動化過程控制計算機系統(tǒng)

過程計算機的系統(tǒng)組成主要是過程服務(wù)器計算機和終端計算機及網(wǎng)路設(shè)備組成。這種計算機主要完成的是生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的管理，通過設(shè)定值和采集生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，來進行數(shù)學(xué)模型的運算，并且運用功能描述數(shù)據(jù)儲存與管理，來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的創(chuàng)建和訪問。還有數(shù)據(jù)庫維護等方面，對工廠內(nèi)部的各種作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信息、制造標(biāo)準(zhǔn)信息進行管理，同時還具有對標(biāo)準(zhǔn)信息的新增修改和刪除的功能，并提供畫面顯示，以便為操作工提供必要的指導(dǎo)。這種過程控制計算機系統(tǒng)對基本信息資料的管理主要有資料名稱、資料代碼、堆比重、主要成分信息等，在這種分層管理模式下，計算機制定制造命令和出鋼計劃，接受生產(chǎn)指令和計劃，進行儲存并隨時管理。同時還包括其他工位運轉(zhuǎn)狀況與實績信息的收集，其中包括整個煉鋼區(qū)域內(nèi)的各個工位的運轉(zhuǎn)狀況信息以供精煉操作人員參考，這些信息對于精煉操作人員都是重要的參考數(shù)據(jù)。

2.2 精煉爐過程自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊設(shè)計

由于精煉爐過程自動化系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)來源于一級基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)，在過程自動化系統(tǒng)下產(chǎn)生的過程優(yōu)化和模型計算數(shù)據(jù)也必須下傳到基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)進行直接的生產(chǎn)控制，所以目前OPC技術(shù)是工業(yè)控制界比較先進的處理技術(shù)，他的高效運行可以解決精煉爐過程中的數(shù)據(jù)通訊。目前，一般采用OPC技術(shù)設(shè)計通訊系統(tǒng)，不僅可以為用戶還可以為硬件制造商和軟件開發(fā)商同時提供巨大的利益。由于這個系統(tǒng)可以很方便的修改和升級，只需要增加一個數(shù)據(jù)，就可以使所有軟件與它進行數(shù)據(jù)互交，并且OPC規(guī)范以O(shè)LE為技術(shù)基礎(chǔ)，因此，可以將各個子系統(tǒng)從物理上分開，并將其分布在網(wǎng)絡(luò)的不同節(jié)點。由于OPC實現(xiàn)了遠程調(diào)用，將應(yīng)用程序與系統(tǒng)硬件隔離，從而實現(xiàn)了系統(tǒng)應(yīng)用范圍的擴大。

2.3 精煉爐自動控制系統(tǒng)的功能

利用計算機實現(xiàn)了控制數(shù)據(jù)的自動采集是取代了傳統(tǒng)的手工信息采集和控制，他實現(xiàn)了設(shè)備的邏輯連鎖控制；從而明顯地提高著精煉爐的品質(zhì)，還為增產(chǎn)增效做出了巨大的貢獻，并且還為信息反饋的人工服務(wù)節(jié)省了大量的資源。對于精煉爐系統(tǒng)的電氣設(shè)備，比如說交流接觸器、變頻器等，他們的控制對象一般都為高壓開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測及故障信號檢測；這種控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)在主控室和現(xiàn)場操作箱的兩地操作控制，同時還可以實現(xiàn)渣水冷卻器工作狀態(tài)的檢測，對于對于爐蓋與電極之間，既防止了工人的誤操作，也極大地減輕了工人的勞動強度，是一舉兩得的事情；而對于電極調(diào)節(jié)運用了多沖量的自動調(diào)節(jié)，在他的機械設(shè)計上，一般采用3根直線排列爐頂電極，其中1根作為起弧電極一陰極，置于鋼包爐中心部位；另兩根分別排列于起弧電極的兩側(cè)并插人爐渣，作為回路電極。這樣做是為了保持電弧居，從而防止了偏弧現(xiàn)象的發(fā)生。

3 結(jié)語

在精煉爐的生產(chǎn)過程中，通過自動化和信息化的結(jié)合，系統(tǒng)全面地整理了自動化網(wǎng)絡(luò)控制的設(shè)計技術(shù)，對精煉爐進行動態(tài)生產(chǎn)管理，實現(xiàn)了操作過程優(yōu)化，減少人工操作誤差，同時提高了作業(yè)效率，降低了生產(chǎn)成本和管理成本，這是生產(chǎn)發(fā)展的需求，也是企業(yè)未來發(fā)展的走向，所以企業(yè)只有將現(xiàn)代化的技術(shù)融入生產(chǎn)中，才能更快的改善產(chǎn)能，實現(xiàn)計算全自動控制提高了企業(yè)的整體效益，從而增加競爭力，達到現(xiàn)代化和信息化的生產(chǎn)水平。

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[責(zé)任編輯：王楠]