1、引言 

　　一鋼廠“平改電”工程經(jīng)過兩年多緊張的準備、設(shè)計、施工和調(diào)試后，其電爐系統(tǒng)己于2000年1月正式投產(chǎn)。 

　　該電爐由太鋼二鋼廠60年代末引進的AESA公司的50t電爐改造而成。其基本工藝為爐蓋旋開頂裝料，偏心底出鋼。電爐設(shè)備主要 

　　由以下部分組成；爐體、水冷爐蓋、傾動機構(gòu)、電極升降機構(gòu)、爐蓋提升旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、大電流線路、維修裝置、加料裝置、水冷、氣動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等。 

　　其電氣控制采用電控、儀控及計算機控制三電一體考慮，計算機控制系統(tǒng)由操作員站、三臺可編程控制器和五個遠程I/O站組成。涉及開關(guān)量輸入輸出點800多個、模擬量輸入輸出40多路，通過Siemens profibus網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)其數(shù)據(jù)傳遞。 

　　2、工藝及控制功能簡介 

　　電爐是冶金生產(chǎn)的初始環(huán)節(jié)，目的是將廢鋼和鐵水煉成鋼水，供給生產(chǎn)的下環(huán)節(jié)——精煉爐，電爐對產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量和成本都有直接的影響。其工藝及控制功能見圖1； 

　　該電爐裝料方式為爐蓋旋開式頂裝料，裝料過程完畢后，下降電極，利用電極與爐料之間產(chǎn)生的電弧熔煉爐料，熔煉中可通過爐門吹氧或加料以加溫和改善鋼水成分，出鋼時，傾動爐體，利用偏心底出鋼，鋼水由出鋼車運輸至下一環(huán)節(jié)。熔煉過程中，爐壁與爐蓋通過水冷方式降溫，爐蓋、爐體以及電極等的各種動作均通過液壓實現(xiàn)。 

　　自動控制方面，冷卻水控制、液壓控制、電極弧流的調(diào)節(jié)、碳氧槍的控制、油氧燒嘴的控制、數(shù)據(jù)的傳輸以及溫度、流量等信號的采集與處理均為電爐生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。本系統(tǒng)就是對上述參量進行檢測、控制、運算、顯示、報警及記錄。 

　　3、計算機系統(tǒng)控制方式 

　　整個電爐的計算機控制系統(tǒng)采用西門子公司的S7-300可編程序控制器，它通過二個開放的標準化現(xiàn)場總線PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)連接各個部件，構(gòu)成分布式集散控制系統(tǒng)，對現(xiàn)場的控制部件實行在線調(diào)試、診斷。通過PROFIBUS-S7網(wǎng)絡(luò)與上位機實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，使交流電弧和鋼包精煉爐有機的組成一個整體，實現(xiàn)煉鋼自動化。 

　　控制方式為全線PLC程序控制，實現(xiàn)順控、邏輯控制、聯(lián)動和聯(lián)鎖，以及信號傳輸、報警和數(shù)據(jù)采集等，必要時人工（通過按鈕或旋轉(zhuǎn)開關(guān)）參與緊急處置以至停機。PLC作為全線樞紐，必需具備如下的優(yōu)點； 

　　·實現(xiàn)無接點控制，減少繼電器接觸系絞頻繁出現(xiàn)的接觸不良故障。 

　　·可方便的實現(xiàn)邏輯控制、數(shù)字運算。 

　　·擁有大存儲量的內(nèi)、外存儲器，能建立生產(chǎn)過程的多種數(shù)據(jù)庫。 

　　·編程較容易，能用多種方式編程。 

　　·能與上位機聯(lián)網(wǎng)和完成與各控制單元之間的通訊，實現(xiàn)自動化控制與管理。 

　　·可靠性高，具有故障自診斷的能力。 

　　·可按裝置要求選擇標準模塊進行組合。 

　　·抗干擾能力強，有多種屏蔽和聯(lián)鎖措施，適合在電爐強磁場條件下工作。 

　　綜上所述，在控制復雜、數(shù)據(jù)處理量大的電控系統(tǒng)中，使用大型PLC實現(xiàn)其控制任務(wù)，在控制精度、安全性、維護量以及性能價格比方面都是首選方案。 

　　4、計算機系統(tǒng)構(gòu)成 

　　計算機系統(tǒng)主要由操作員站OS1、OS2，三臺S7-300PLC可編程控制器AS1、ASLAS3，SIEMENS PROFIBUS-S7及PROFIBUS-DP網(wǎng)、檢測及執(zhí)行元器件組成，并用五臺ET200接收主操作室PLC主機的輸出控制信號，使現(xiàn)場布線簡單化。計算機系統(tǒng)的構(gòu)成見圖2。 

　　4.1操作員站 

　　操作員站作為系統(tǒng)的人機界面，通過WinCC實現(xiàn)與下位機的對話，通過PROFIBUS-S7網(wǎng)對系統(tǒng)進行實時監(jiān)控。本系統(tǒng)選用臺灣研華公司生產(chǎn)的ADVANTECH610工業(yè)型計算機及SIEMENS網(wǎng)絡(luò)通訊卡CP-5412實現(xiàn)與PLC的數(shù)據(jù)共享。 


　4.2PLC可編程控制器 

　　系統(tǒng)采用三臺SIEMENS S7-300可編程控制器AS1、AS2、AS3實現(xiàn)對電爐的基礎(chǔ)控制，其配置主要有主機架、擴展機架、電源、CPU、接口模塊、通訊模塊、以及數(shù)字量輸入/輸出模塊和模擬量輸入/輸出模塊等。 

　　4.2.1 AS1（S7-315-2DP）用于實現(xiàn)爐體的基本控制，設(shè)置以下PROFIBUS-DP遠程： 

　　·ET200M-1；液壓泵站的控制 

　　·ET200M-2；液壓閥臺的控制 

　　·ET200M-3；爐前操作的控制 

　　·ET200M-4；爐后操作的控制 

　　·ET200M-5；碳氧槍操作的控制。 

　　4.2.2 AS2（S7-315）用于實現(xiàn)電極系統(tǒng)的調(diào)節(jié) 

　　電極調(diào)節(jié)是電爐煉鋼的關(guān)鍵所在，由一臺S7-300獨自組成電弧爐的一個自動控制系統(tǒng)，完成對電弧爐內(nèi)弧電流及電壓的調(diào)節(jié)，系統(tǒng)中另設(shè)計有一套手動調(diào)節(jié)控制，在非正常情況下，可脫機手動對電極進行人工升降操作。