西門子PLC在北滿特鋼VD爐電控系統中的應用

　　控制系統分為手動控制及步進（自動）控制。步進控制受手動控制連鎖，隨時可在步進狀態下轉入手動控制模式。下面重點就步進模式為例對控制系統進行簡要的說明。

　　步進（自動）控制總計七步控制指令，受“步進”按鈕信號控制，其中第一步、第二步不受真空度控制，第三步受32kpa連鎖，第四步為8.6kpa，第五步為2.5kpa，第六步為0.53kpa。當達到67pa時保壓。第七步為破空自動程序打泵。當外部條件，（通知鍋爐房供汽，開平衡蒸汽閥、汽包放散閥、總進水閥，30秒后，開蒸汽總閥、60秒后關汽包放散閥）準備好時，啟動冷卻水系統和真空泵給水泵。步進控制受三臺給水泵中任意兩臺的組合開啟，三臺冷卻循環泵的任意兩臺的組合開啟；兩臺冷卻風機之一開啟聯鎖控制。當上述信號準備好后“steout_end ”作為第一步的初始脈沖觸發信號使下面的步進得以正常開展。

　　設置雙向脈沖計數器c1作為步進的計數控制，計數復位受 ① 步進按扭控制，②t7在第七步結束時被觸發，延時1秒后復位c1，同時t7將c8（step7計數器）復位。c1的正向計數脈沖由network1發生。逆向計數為step6—3。第一步計數由steout_end信號的上升沿觸發，計數值=1。此時置步程序中的第一比較器被激活，當外部的“步進”指令到達時，s1_sta（s）被置位，同時最后一步s7_end（r）被復位。同理，不同的計數值激活相應的比較器使得下一步的使能被置位而上一步的使能被復位關閉。允許置步外部“步進”指令脈寬處理。步進按鈕信號被鉗在1秒的脈寬上。同時steout_end信號的到達使步進按鈕信號燈以一秒速率閃爍，按下步進按鈕時t6使步進指示燈在脈沖展寬期間燈亮。置步計數器c1的當前值將被識別后激活（置位）其中的第n步的“開始”標志鎖存（sn_sta）和復位n-1步的“開始”標志和“結束”標志的鎖存。

　　step1分步計數器c2受來自“置步”的置位而被“允許”，秒脈沖使得計數器得以計數。累計數值使得各比較器依次開通，每一分步以一秒節律下行。分步的最后一步#s1_end（s）的激活使c2執行復位，同時位于脈沖發生器的第二步連鎖接通一旦“步進”指令到達即可發生step2的上升沿脈沖?！白詮臀?步進完畢”step2分步計數器c3受來自“置步”的置位而被“允許”，秒脈沖使得計數器得以計數。

　　真空泵步進（自動）控制系統控制流程如圖2所示。

　　其第一分步為啟動主水環泵，其輸出中還受到外部“禁止啟動”信號“m1_esatr”的連鎖。主泵啟動的分步指令到達1秒后ec泵（啟動泵閥）啟動，同時15秒后輔泵啟動，上述時間由系統的秒脈沖通過c3計數在比較器上設定的計數值來完成輸出控制，第四分步為結束標志輸出，同時將本步的計數器c3復位。step3～6的原理與以上相同。step7作為停泵執行步對正在運行的10個被置位鎖存的對象依次執行復位，完成停泵的全過程。第11分步是s7_end（s）；在將本步的計數器c8復位的同時激活的t7，對下述對象執行1秒鐘的輸出：總步進計數器復位；對“允許置步”的觸發器#opt_enable復位。第11分步s7_end（s）同時對被“置步”激活的第7步的s1_sta進行復位。

　　3.4 氬氣流量控制

　　氬氣攪拌強度必須與爐內真空度相配合，因為當鋼包爐內真空度提高，即爐氣壓力下降。氬氣的相對壓力就高了，其流量就會增大，對鋼液的攪拌強度就要增加。所以，隨著真空度的上升，要適當降低氬氣的壓力。以確保合適的攪拌強度。通過調節氬氣壓力，流量控制吹氬攪拌強度;氬氣控制采用fb41/db41程序塊進行連續pid調節，采樣周期1sec死區帶寬3%。設計氬氣流量上限為400nl/min;下限為133nl/min。在自動調節狀態，氬氣流量將根據罐內的真空度變化情況自動調節閥的開度從而完成脫氣過程中的自動供氬。流量積算以每分鐘累加積算，并在wincc畫面上進行顯示。氬氣系統監控畫面(如圖3)

　　(1) 氬氣流量范圍計算(圖3)

　　qmax-qmin=qs=400-133

　　=267nl/min

　　真空度范圍計算：

　　pmin-pmax=ps=101-0.067

　　=100kpa

　　常數計算：

　　k1=qs/ps=267/100=2.67

　　(2) 氬氣流量給定值的計算：

　　sp=pv×k1+qmin

　　qmin=1/3q=133

　　pv=真空度當前值

　　(3)

　　調控原理：當pv值較大時(低真空度)有較大的sp值(見3.4.2分式)即氬氣流量與真空度成反比。到達脫氣狀態時，氬氣流量則被恒定在1/3q的區間。

　　3.5 其他設備控制

　　主、輔水環式真空泵采用施耐德公司的軟啟動控制器控制，兩臺泵互為備用。罐蓋車行走采用日本富士公司變頻器控制，真空罐蓋升降電機功率30kw，采用直接啟動控制。罐蓋提升和蓋車行走連鎖，當罐蓋在提升位置，行走才有效。給水泵及循環泵各三臺，兩投一備分別采用串聯自藕變壓器降壓啟動。冷卻風機兩臺電機采用直接啟動控制，氬氣控制采用電磁流量計控制。

　　3.6 系統功能設計

　　(1) 按照生產需要的不同可選擇手動控制和步進(自動)控制設備的順序啟動、順序停止、故障自動停機等。

　　(2)報表打印功能?？梢栽诿看纬檎婵战Y束后將，抽真空時間、保持時間、極限真空度、循環水溫度壓力、氬氣壓力流量等參數以報表形式打印出來。

　　(3)報警功能。本系統可以在生產過程中實時監控各種關健設備的運行狀況，若設備的運行參數超出事先預定的上下限，則在主控的上位機上發出報警信息，提醒操作人員采取相應的措施。

　　(4) 故障記錄功能。本系統可記錄在運行過程中出現故障的設備，記錄故障時間及簡單的信息，方便維護人員維修系統設備。

　　4 結束語

　　系統自2005年4月調試投入運行以來，運行可靠狀態良好。使用方便，對北滿特鋼的生產順行起到了重要作用。