SIMATIC S7-300在測溫取樣系統(tǒng)中的應用

提高煉鋼自動化水平，對保障煉鋼鋼水質(zhì)量、提高煉鋼的勞動生產(chǎn)率起著至關重要的作用。我所于2004年2月承建上海寶鋼集團一鋼公司煉鋼區(qū)及不銹鋼煉鋼區(qū)測溫取樣裝置。該測溫取樣裝置是為配合不銹鋼及碳鋼熱軋板卷技術(shù)改造項目煉鋼工程配套而建，一期總共設計有十一套測溫取樣自動控制系統(tǒng)，其中兩套采用德國西門子SIMATIC S7-300可編程控制器和6ES70變頻器集成控制系統(tǒng)，其余采用日本富士PLC和變頻器控制，儀表部分全部采用賀利氏電測騎士的測溫取樣儀表。由于新廠區(qū)結(jié)構(gòu)緊湊，生產(chǎn)場地設計局促，生產(chǎn)流程如果完全由人工手動控制完成容易造成鋼水輸送緊張以致不暢;另外操作環(huán)境惡劣對人工操作也具有一定的難度和危險度。因此，在煉鋼過程中實現(xiàn)全自動測溫取樣控制非常重要，使得整個設備操作更加安全、可靠，大大的提高了整個煉鋼工藝的連續(xù)性，減少了故障率，同時也提高了煉鋼的勞力生產(chǎn)率。

電氣控制主要功能針對煉鋼區(qū)每套測溫取樣裝置的結(jié)構(gòu)特點，電氣控制系統(tǒng)采用德國西門子S7-300系列PLC為核心控制設備，該系統(tǒng)主要的控制對象包括測溫取樣槍體傳動電機和測溫取樣儀表裝置。其中，測溫取樣槍體的控制主要包括:一臺交流變頻電機啟/?？刂啤⑺俣冉o定控制、變速控制、方向控制，一臺編碼器的行程控制及校零控制。測溫取樣儀表的控制主要包括準備測溫、測溫取樣中、測溫取樣完成信號的采集、溫度的采集、故障信號的采集及傳輸?shù)缴弦患塒LC系統(tǒng)信號的處理。

電氣控制基本結(jié)構(gòu)及配置控制系統(tǒng)采用德國西門子SIMATIC S7-300系列PLC一鋼不銹鋼煉鋼區(qū)測溫取樣電氣控制系統(tǒng)采用西門子SIMATIC S7-300 PLC作為基礎控制裝置，根據(jù)槍體設備的實際需要現(xiàn)場安裝有現(xiàn)場操作箱，采用分布式模式，將每個I/O子站設在槍體框架上，槍體上相應的控制信號直接送入子站，子站只需要一根PROFIBUS-DP現(xiàn)場通訊總線和一根電源線與PLC總站相連實現(xiàn)信息的上下傳輸，給現(xiàn)場操作帶來很大的方便，同時，由于電氣室和測溫取樣裝置之間有一定間距，因此采用該控制方式減少了用戶在電纜上的投資，也減少了鋪設電纜所需的設備材料和人力資源，同時還減少了從現(xiàn)場到電氣室的硬線連接，從而增加了信號的可靠性，為以后的檢修和維護都帶來了方便。另外該系統(tǒng)這樣的配置方式具有很好的可擴展性，如果現(xiàn)場需求有所變化，增加控制信號或改進控制自動化程度，都可直接將信號就近接入到I/O子站，方便設計及施工。

儀表系統(tǒng)采用賀利氏電測騎士產(chǎn)品.本系統(tǒng)采用賀利氏電測騎士數(shù)字測溫取樣儀表，該儀表具有先進的的模式、可靠的性能和超強的數(shù)據(jù)處理功能，以及可靠的部件和面向系統(tǒng)的操作軟件確保測量數(shù)據(jù)的精確可靠。儀表主要用于浸入式測溫，通過測槍端部的熱電偶來測量溫度，可連續(xù)測溫，具有完善的數(shù)據(jù)輸出功能。

電氣控制系統(tǒng)主要設計思想系統(tǒng)控制主要是在裝鋼水的鋼包抵達指定工作位后，由上一級系統(tǒng)發(fā)出指令控制測溫取樣裝置工作。裝置由上、下限位開關對槍體上、下運行做極限保護，由編碼器計數(shù)測量槍體行走行程進行調(diào)速停位、測量進入鋼水液面行程，保證測溫取樣的準確性，測溫取樣儀表發(fā)出信號實現(xiàn)迅速回位、準確停車及溫度信號采集，完成一次動作循環(huán)。在此同時通過懸掛式補償導線將測溫的溫度信號傳輸?shù)较嚓P控制單元及儀表上反映。 工藝要求根據(jù)裝置動作要求，在PLC軟件控制中，測溫取樣裝置分為手動、半自動和自動三種工作方式，三種方式的切換在現(xiàn)場操作裝置上完成。裝置可一次性完成測溫及取樣功能，也能分別完成測溫和取樣功能。 手動控制手動控制主要用于現(xiàn)場設備維護和檢修，不受任何外部聯(lián)鎖條件限制，操作工由此檢測設備運行的可靠性及系統(tǒng)運行的可靠性。除此，也可在實際的生產(chǎn)中使用，只是要求操作工的熟練程度要高。 半自動控制主要用于在已知鋼水液面深度的情況下，人工選擇槍體行走行程，進行測溫取樣操作，同時實現(xiàn)單獨的取樣功能。在現(xiàn)場設備維護和檢修時，是檢測設備準確定位停車精度的主要方式，這要求編碼器信號讀入及處理的可靠性高。自動控制主要應用于生產(chǎn)實踐中，無需人工干涉,獨立完成設備所要達到的工藝要求，這要求測溫取樣儀表發(fā)出信號的可靠性高，控制系統(tǒng)響應快，變頻控制可靠。操作開始應保證測溫槍在初始位也即在編碼器的校零位，鋼水罐車到達測溫取樣位，測溫取樣探頭安裝完畢，根據(jù)上一工序提供的鋼水液面參數(shù)設定行程檔位（半自動方式下）或不設定行程檔位（自動方式下），準備開始工作。測溫取樣功能執(zhí)行完畢，使得測溫槍回到初始位也即在編碼器的校零位，編碼器計數(shù)清零。根據(jù)系統(tǒng)所要實現(xiàn)的控制功能和以及系統(tǒng)上的硬件配置，設計整個系統(tǒng)的控制流程。 S7-300和6ES70變頻器通訊參數(shù)設置槍體的行走完全由6ES70變頻器控制，控制指令由S7-300向變頻器發(fā)出。在此系統(tǒng)中，我們需要在變頻器中增加一塊CBP Profibus通訊板完成S7-300與變頻器中CUVC板的通訊。PLC和變頻器通過通訊傳送控制狀態(tài)。

結(jié)束語

整套控制系統(tǒng)經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試后，經(jīng)過近兩年的運行，系統(tǒng)良好穩(wěn)定，測溫取樣成功率高，控制精度高，滿足了現(xiàn)場的工藝要求，達到了預期的效果。由于系統(tǒng)運行效果好，又節(jié)約勞力，該廠在二期建設中也上了該系統(tǒng)，至今設備已調(diào)試完畢且投入使用，控制效果均良好。