施耐德QUANTUM PLC在煉鋼轉爐生產中的應用

文章以150t轉爐為例，從控制工藝、系統組成、解決方案、經濟效益等方面詳細介紹了Quantum PLC的應用實踐。
關鍵詞：Quantum PLC，轉爐，自動化控制

一、概述

本文以某鋼鐵廠150t轉爐為背景，其自動化系統的配置使用了Schneider自動化的Quantum PLC。項目由三部分組成：轉爐本體、氧槍和原料，對應三套PLC控制系統。系統模擬量約2000點，數字量點約3000點，調節回路18個。

二、主要工藝圖

三、系統控制內容及功能要求

1、氧槍部分

（1）氧槍控制：檢測降槍條件，控制吹煉過程中一系列連鎖動作。
（2）氧槍定位控制：采用增量型編碼器，自動判斷出吹煉位置。
（3）變頻器控制：氧槍水泵、汽包給水泵、設備水泵等重要設備全部由變頻器控制。
（4）濺渣護爐：轉爐的頂底復吹自動控制。采用頂吹中壓氮氣，將爐內剩余殘渣吹至轉爐爐壁上。
（5）傾動控制：對轉爐進行前傾、后傾操作，保護氧槍。

2、原料部分

控制煉鋼所需散裝料和合金料的備料及下料。散裝料和合金料通過料倉、給料器、稱量料斗、溜槽、皮帶機及下料溜槽進行控制及連鎖，完成定量散裝料和合金料的加入工作。

3、儀控部分

主要包括汽包液位及調節、除氧器水位及調節、頂吹氧氣流量調節、底吹模式及流量調節、二文液壓控制以及溫度、壓力、流量等基礎數據的采集處理。

4、轉爐一次除塵引風機

主要完成對風機轉速控制、煤氣回收各閥門控制、儀表參數的采集處理。

四、重點及難點

（1）氧槍定位采用增量型編碼器，通過1756-HSC高速計數模板采集編碼器的脈沖信號，經CPU運算處理成工程量位移信號。
（2）利用參數文件，實現了調用同一個畫面，控制不同料倉的功能。
（3）在吹煉期和非吹煉期，風機采用高低速控制，兩種速度轉換時采用步進式調節。
（4）在出鋼或出渣的同時可手動升降氧槍，啟動刮渣器，進行刮渣。
（5）各系統間數據通訊采用環形快速以太網，在網絡介質遭到破壞時，能夠保證網絡繼續穩定運行，同時生成報警，通知維護人員對進行處理。

五、系統組成

六、解決方案

以下是氧槍PLC硬件配置

七、操作站的主要工作

1、大數據量高速數據處理。模擬量約2000點，開關量約3000點。
2、長期歷史趨勢查詢功能。可保存上百點的歷史趨勢一個月。
3、調節控制功能實現。控制調節回路18個。
4、逼真的生產工藝流程再現。工藝流程畫面120余幅。
5、事件報警處理。記錄時間一個月，報警條目600條。
6、快速、良好的動態響應能力。通過人機交互實現快速生產設備控制。

八、經濟效益計算

主要反映在：控制系統穩定運行在鋼產量綜合效益中所占比例。按轉爐年正常生產天數330天，每小時煉鋼150噸，噸鋼效益80元，控制系統所占綜合效益比10%計算，則年經濟效益＝330x24x150x80x10%=950.4（萬元）。

九、系統評價

1、高可靠性：Schneider PLC提供了更為可靠的平臺。
2、開放性強：標準的工業以太網架構為系統提供了廣闊的空間。
3、低故障率：較強的抗電磁輻射和干擾能力以及工業化現場設計使得PLC故障率≤1次/年。
4、適應性強：可以工作在惡劣的冶金企業環境。
5、性能優異：與主流操作系統、工業控制軟件、用戶應用程序的兼容性能良好，實時控制性能好