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摘要：随着PLC技术的发展，PLC系统在工业企业中的应用越来越广泛。钢铁企业已普遍采用PLC 来实现电气和自动化控制。基于此，本文首先阐述炼钢厂转炉的工艺和系统功能，然后分析了转炉PLC自动控制系统的构架，并探讨了转炉PLC系统设计。
关键词：炼钢厂；转炉；PLC系统；自动控制
引言：利用计算机控制系统对炼钢厂作业进行自动化调控，不仅降低了生产人员的作业难度，也大大优化了生产工艺流程，降低了企业运行的生产成本，有助于炼钢工艺的优化调整。
1、炼钢厂转炉的工艺和系统功能
1.1转炉炼钢的工艺
目前，在不同的程度上对容积比较大的转炉炼钢所采用的均为自动控制。本文将对自动化控制系统作简单介绍，包括转炉本体、散装料、一次除尘（OG 法）、吹氩站、循环的水泵房、炉后铁合金、二次除尘、混铁炉的除尘、三万气柜、VD炉水的处理等。
冶炼散装料主要是通过四条胶带机由低位料仓将转炉炼钢需要加入的配料送到转炉炉顶料仓；转炉本体作为整个系统核心的部分，进行转炉吹氧炼钢，到1700℃时从炉后钢包流出钢水，然后向转炉吹氮，经过溅渣护炉，向炉前出渣；把钢水倒入钢包之后，加入合金调节钢水成分；转炉烟气通过两个除尘的系统排出：一次除尘系统是通过高压的风机从转炉烟罩抽风，二次除尘系统是通过高压的风机，抽出天车从转炉倒入钢水的烟气。
1.2转炉系统功能
系统对于生产全过程的情况进行监视，控制和管理的过程，这一点相较于过去的传统生产而言，更加精确的将生产过程中的数据进行了定位，检测，能够让操作人员对于生产过程中的实时参数更加的了解，这样转炉的运用就能够更加的高效和安全。
典型的转炉自动化控制系统的主要组成部分分为过程控制计算机，微型计算机和各种自动检测仪和电子称量装置等各个部分，这些部分共同组成了转炉的自动化系统，而且辅助系统还分为了供氧系统，原料系统和煤气回收系统等，这些都由计算机测控系统来检测。
计算机测控在本次研究中，采用的是PLC系列的产品，选择CPU是系列中较为高性能的53414CPU型号，现场总线采用的是CRP系列产品，编程软件使用施奈德的产品Concept2.6。系统自动化的过程主要设置三个级别来进行控制，首先是生产管理级别，然后是过程控制级别，最后是基础自动化级别，这些级别都是利用本次研究中的基础自动化控制级来进行编程的，这些自动化控制系统可以对炼钢厂转炉的数据进行采集，然后对于数据进行顺序的控制，监控的操作和通讯的各种过程控制，这些过程控制构成部分主要是由服务器，交换机和工作站等部分，这个系统自动化控制的试验数据主要是能够存储并且用于研究，所以系统自动化控制的价值还是非常重要的，实现了对于炼钢整个郭晨的参数科学化跟踪，能够对于数据进行分析和管理，整个系统的操作站是西门子的工业型号Win2000+SP3操作系统，性能卓越，能够通过以太网卡、双绞线与工业以太网相接
2、转炉PLC自动控制系统的构架
系统的构架思想是将比较集中的设备用一个PLC分站控制，若距离较近的采用PLC主机架扩展的方法（最多可扩展6个，扩展机架之间可达2米）；若是系统设各比较分散，则采用远程机架，构成一个分布式的控制系统，在主站上配置一个通讯模块，主站和远程站之间用GENIUS网线连接。
系统的主站用GE90．30系列PLC，分站用VERSAMAX，主站和分站之问通过GENIUS总线通讯以及传输数据；各个分系统之间通过光纤连接，构成一个光纤环网，保证了数据交换的速度和可靠；转炉的氧枪、倾动以及钢包车、渣罐车控制均采用ABB变频器。
3、转炉PLC系统设计
从工艺过程对控制的要求和需求分析得知，转炉炼钢生产要有准确的速度控制和位置控制，控制系统要求稳定可靠，故障率低。据此，本工程比较了几个厂家的产品，最后选用德国西门子公司的矢量控制变频器（SIMOVERT MASTER DRIVES）作为传动装置，实现速度控制；选用德国西门子公司SIMATIC S7系列可编程控制器（PLC）完成定位控制、顺序控制和逻辑控制。
3.1 PLC 系统组成转炉
PLC控制系统如图1所示，整个系统由工控机、S7-400 PLC站、S7-300 PLC站及变频控制柜等组成。各系统之间通讯通过工业以太网和Profibus网实现。炼钢主控制室设两个PLC站，一个站负责转炉倾动、氧枪系统及散状料系统的配套设备的控制、数据采集和联锁控制；另一个站负责烟气净化系统及汽化冷却系统的配套设备的控制、数据采集和联锁控制。主控制室中设置两台上位机，实现对相应系统的实时监控。风机房控制室设一个PLC站，负责二次除尘系统及煤气回收的控制，控制室中设置一台上位机，实现实时监控。炼钢主控制室中的两个PLC站都选用S7―400，风机房控制室中的PLC站选用S7―300。氧枪传动控制配置了两套西门子的矢量控制变频器，一用一备 转炉倾动的传动控制配置了四套西门子的矢量控制变频器，三用一备。为避免变频器高次谐波对网络产生干扰，工程设计中采用屏蔽电缆。
图一
3.2 PLC系统控制内容
转炉PLC系统设计按三电一体化综合考虑。PLC系统控制内容主要包括：转炉倾动位置检测、控制和联锁；氧枪系统检测、控制和联锁；供氧、供氮系统有关参数的检测及联锁；各种传动设备的控制及联锁；冶炼用原材料系统的检测、控制和联锁；冶炼过程中所需的各种数据检测、记录；汽化冷却系统的检测、控制和联锁：转炉烟气净化和煤气回收系统的检测、控制和联锁等等。
倾动部分：转炉倾动分三地操作，炉前主操作室和炉后机旁操作室及主操作室，设有指令转换开关，转炉倾动操作有快速、慢速、正反转及其信号显示和炉子倾角显示。
氧枪部分：氧枪系统为单小车双卷扬系统装置，一套工作，一套备用。氧枪升降是用交流电机驱动。断电时，用气动马达提枪。操作站可显示氧枪实际枪位，可通过计算机键盘式按钮控制枪位，冶炼过程中的待吹点、氧气开闭点、氧枪变速点，吹炼点均可人工设定，并可随时修正。
结束语
综上所述，炼钢厂转炉的自动化控制能够满足多项氧气转炉冶炼的需要，对于冶炼的生产和信息管理，以及新技术的开发都能够起到很大的作用，从而使人员劳动的强度、能耗与原料的消耗得到降低，同时提高了炼钢企业的生产自动化生产水平，创造了巨大的经济效益。
参考文献
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[2]张华.浅析炼钢厂转炉PLC系统自动控制[J].数字化用户，2013
[3]刘明超.Siemens PLC在转炉炼钢自动控制系统的应用[J].甘肃冶金，2010
论文作者:潘泽超
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第10期
论文发表时间:2018/9/4
标签：转炉论文; 系统论文; 联锁论文; 炼钢厂论文; 操作论文; 钢水论文; 变频器论文; 《建筑学研究前沿》2018年第10期论文;