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 一、 概述
    今年煉鋼廠對(duì)1#、2#轉(zhuǎn)爐進(jìn)行了轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化改造，由于調(diào)試過程中各種條件所限，只實(shí)現(xiàn)了部分設(shè)備的自動(dòng)控制，而在生產(chǎn)過程中又要求不斷增加自動(dòng)控制的內(nèi)容，以實(shí)現(xiàn)真正意義上的轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化。因此，我們對(duì)部分系統(tǒng)進(jìn)行了修改。本文主要講述了公用系統(tǒng)自動(dòng)控制的原理及改進(jìn)措施等。
二、 公用系統(tǒng)自動(dòng)控制概況
    此次轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化改造基礎(chǔ)自動(dòng)化部分分為幾個(gè)系統(tǒng)：復(fù)吹系統(tǒng)、上料系統(tǒng)、公用系統(tǒng)、汽化系統(tǒng)、鐵合金系統(tǒng)、一、二次除塵系統(tǒng)等。公用系統(tǒng)主要包括軟水站、除氧器、蓄熱器三個(gè)部分。
1．工藝流程
    從電廠來的軟水經(jīng)電動(dòng)給水閥進(jìn)入2個(gè)軟水箱中，當(dāng)軟水箱中的水位低于1.45米時(shí)，PLC控制電動(dòng)給水閥自動(dòng)打開，高于1.70米時(shí)此閥自動(dòng)關(guān)閉。軟水站有3個(gè)軟水泵，當(dāng)除氧器中的水位低時(shí)，由主控室的操作工在工作站畫面上啟動(dòng)一臺(tái)軟水泵，將軟水打到31米的2個(gè)除氧器中，除氧器的給水閥是氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，由PLC進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。進(jìn)水的同時(shí),除氧器上的蒸汽調(diào)節(jié)閥也進(jìn)行PID調(diào)節(jié),將蒸汽通入除氧頭中進(jìn)行除氧。當(dāng)除氧器的水位達(dá)到一定高度時(shí),操作工再手動(dòng)停軟水泵，給水泵將除氧器的水供給3個(gè)轉(zhuǎn)爐的汽包使用。蓄熱器站有兩臺(tái)100m³和兩臺(tái)42 m³的蓄熱器,用來存貯轉(zhuǎn)爐煉鋼產(chǎn)生的蒸汽,通過高壓、低壓管網(wǎng)向外部輸送蒸汽,每個(gè)蓄熱器有一個(gè)蒸汽調(diào)節(jié)閥,自動(dòng)調(diào)節(jié)到蒸汽管網(wǎng)中的蒸汽壓力。
2．PLC配置
    公用系統(tǒng)硬件配置如圖一所示。操作控制由工作站計(jì)算機(jī)來完成，基礎(chǔ)自動(dòng)化由一臺(tái)PLC及其遠(yuǎn)程站完成。
    公用系統(tǒng)PLC采用的是德國(guó)西門子公司S7系列產(chǎn)品，CPU為414-2 DP，以位運(yùn)算為主，具有邏輯、順序、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算、PID控制、協(xié)調(diào)和通訊、操作和監(jiān)視等功能。它的基本性能為：主內(nèi)存128KB、內(nèi)部RAM為8KB、具有8192個(gè)中間存儲(chǔ)位、256個(gè)定時(shí)器、256個(gè)計(jì)數(shù)器，可使用各種智能模板插件。
    公用系統(tǒng)主PLC帶有3個(gè)遠(yuǎn)程站。站地址為7、8的遠(yuǎn)程站位于11.9米電氣室內(nèi)，主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)除氧器部分的控制。站地址為4的遠(yuǎn)程站位于零米軟水泵站，主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)軟水箱和軟水泵的控制。站地址為5、6的遠(yuǎn)程站位于零米蓄熱器站，主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)蓄熱器的控制。其中（7）、（8）、（4）通過CPU上的DP接口用PRIFIBUS電纜連接，（5）、（6）通過接口模板CP443-5 EXT與主CPU相連。
    工作站分別位于1#爐、2#爐的主控室內(nèi)，為了保證一級(jí)過程控制系統(tǒng)能穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，系統(tǒng)中對(duì)幾臺(tái)工作站計(jì)算機(jī)采用了互為熱備的方式工作。任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，其它機(jī)器均能正常工作，這樣就在很大程度上降低了對(duì)生產(chǎn)造成的影響。

圖一   公用系統(tǒng)硬件配置圖
 
    3．系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊
    轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通訊分為兩級(jí)：各系統(tǒng)PLC之間及PLC與工作站之間的通訊；各系統(tǒng)PLC與各自遠(yuǎn)程站之間的通訊。PLC之間以及PLC與工作站之間的通訊是通過工業(yè)以太網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)的，PLC通過主機(jī)架上的通訊模板CP443-1接入以太網(wǎng)，工作站計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)卡接入以太網(wǎng)，PLC與遠(yuǎn)程站之間的通訊是通過SINEC L2-DP網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)的。
    各個(gè)系統(tǒng)的PLC及各工作站計(jì)算機(jī)都接入OSM上，3臺(tái)轉(zhuǎn)爐共用9個(gè)OSM，每個(gè)OSM上有6個(gè)插入口，OSM之間用光纜連接，并實(shí)現(xiàn)了環(huán)網(wǎng)連接，以降低鏈路上的故障率。網(wǎng)絡(luò)配置如圖二。
三、 存在的問題與改進(jìn)方案
    1.由于軟水泵目前是操作工手動(dòng)啟動(dòng)，在吹煉過程中，操作工在監(jiān)視主吹煉畫面的同時(shí)，需要不斷地翻看軟水泵的畫面來查看除氧器的水位是否保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，不但影響操作工的正常工作，而且由于是手動(dòng)上水，經(jīng)常將除氧器內(nèi)的水上得過多，造成溢流，也容易產(chǎn)生誤操作，造成生產(chǎn)事故。
    基于以上原因，經(jīng)過調(diào)研，我們決定將軟水泵至除氧器上水控制改為自動(dòng)控制，在PLC上實(shí)現(xiàn)以下功能：1）三臺(tái)軟水泵的狀態(tài)選擇為：只有一臺(tái)選取“工作”方式，其它兩臺(tái)選取“備用”方式。2）當(dāng)兩臺(tái)除氧器中的任一個(gè)水位低于1.4米時(shí)“工作”泵自動(dòng)啟動(dòng)，開始上水，當(dāng)兩臺(tái)除氧器的水位都大于1.75米時(shí)，“工作”泵自動(dòng)停止， 如果“工作”泵有故障，則“備用”泵將會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。
    2.除氧器的給水閥原設(shè)計(jì)采用的是氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，執(zhí)行PLC控制的PID調(diào)節(jié)程序，屬于連續(xù)的調(diào)節(jié)方式，通過實(shí)際運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，軟水泵無再循環(huán)系統(tǒng)，當(dāng)除氧器水位達(dá)到設(shè)定高度時(shí)，調(diào)節(jié)閥要運(yùn)行到“關(guān)閉”位置，這時(shí)，軟水泵將出現(xiàn)堵壓現(xiàn)象，將會(huì)造成輸出管路破裂，或
者造成軟水泵電機(jī)因過載而燒毀。根據(jù)除氧器的工藝要求，水位不需要保持在某一固定值，當(dāng)除氧器水位達(dá)到上限值時(shí)，循環(huán)泵將停止運(yùn)行，待水位下降至下限值時(shí)再重新啟動(dòng)軟水泵給除氧器上水。
    根據(jù)上述原理，按工藝要求和實(shí)際控制需要，我們將兩臺(tái)除氧器水位調(diào)節(jié)閥程序改為分段式調(diào)節(jié)，即當(dāng)除氧器水位在1.4-1.6米之間時(shí),調(diào)節(jié)閥開度設(shè)定為50%，保證供水流量為45t/h；在1.6-1.7米之間時(shí), 調(diào)節(jié)閥開度設(shè)定為40%，保證供水流量為30 t/h；在水位大于1.7米時(shí)，調(diào)節(jié)閥開度設(shè)定為30%，保證供水流量為25t/h。實(shí)現(xiàn)除氧器水位分段控制，不但能分別控制兩臺(tái)除氧器的水位平衡，流速平穩(wěn)，也能使軟水泵達(dá)到最佳的工作狀態(tài)，保證設(shè)備安全正常運(yùn)行。
四、結(jié)束語
    通過對(duì)轉(zhuǎn)爐進(jìn)行自動(dòng)化改造，大大降低了煉鋼成本，縮短了煉鋼時(shí)間，提高了鋼水的質(zhì)量，為我廠實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化煉鋼奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化改造也是一項(xiàng)長(zhǎng)期的工作，還需要不斷地去完善各種控制功能，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)真正意義上的轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化。