关于莱钢90吨电炉过程控制系统开发与应用的探究

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1、关于莱钢90吨电炉过程控制系统开发与应用的探究葛庆涛（山东钢铁集团莱钢建设有限公司山东莱芜271104）摘要：木文介绍了莱钢90吨电炉自动化升级使用，控制上采用工业以太网和现场总线技术组成的通信网络，以PLC和计算机为中心，通过变频器等智能技术的应用，使多种在线连接在各个通讯层之间建立灵活、安全、高效的信息交换通路，实现了的高速数据采集、信息交换和快速上传、集中监控、远程传输等功能，经使用系统性能稳定可靠，效果良好。关键词：神经网络，客户机，服务器，PLC,变频器莱钢新投产的90吨电炉，控制系统按先进、实用、

2、可靠、合理性的要求，采用机、电、仪、液一体化设计，形成了MES-ERP-PCS过程控制网络，与转炉等其它设备之间进行信息共享，为生产实现精益管理提供及时、准确、智能化的数据分析和管理手段。1工作站平台配置11基础级（L1）系统硬件选用SimaticS7-400PLC,工作站为研华酷睿2代双核/Core2DuoE4300/1GDDR2/160G/DVD工控机等。12过程级（L2）硬件为B/S模式，工控机选用研华酷睿2代双核/Core2DuoE4300/1G00（^2/1606/070;开发站为即（：00^39奔

3、腾？4处理器3.0G2MB二级高速缓存、800MHzFSB160GB硬盘等；开发系统应用软件为网络Windows2003Server和WindowsXPPro数据库管理系统下的Oracle10G标准版（用户数15个）。13生产管理级（L3）由MES、ERP、化验室等计算机组成周域网[2],与L2级交换机进行物理连接，实现数据通讯和冶金工艺模型等数据传送，对生产统一管理、协调。2控制系统网络搭建控制系统由炉体、电极调节、喂丝机等PLC和变频器及ET200M组成二层通讯网络，通过工业以太网与Profibus-DP

4、现场总线连接各个部件，进行实吋数据通讯，在上位机工作站HMI监控画面上实行集中管理分散控制，其网络结构如图1所示。图1系统网络结构图3控制系统的功能3.1基础自动化(L1)系统主要完成采集过程变量、输入/输出系统状态，逻辑判断和动作命令、数据处理和闭环控制信号等功能，设全自动、半自动和维护三种操作模式，全自动模式下，能将设备各运行状态送至上位机处理，并接受执行上位机下达的指令自动完成各工艺设备的动作和联锁，维修模式下手动操作操作箱/台由PLC实现半自动控制和联锁。1)硬件功能：PLC通过开关量/模拟量输入模块

5、采集各种模拟量信号经内部程序处理后，由相应输出模块达到对设备动作和运行进行远程监控的目的。2)软件功能：建立操作站，一对PLC应用软件进行编程、组态、生成和维护修改过程参数、调试等操作［3】；二是根据系统加热、水冷、加料、报警、实吋/历史曲线显示等十幅主画面和高压系统、机械动作、联锁条件等子画面自动记录和贮存炼钢工艺过程，操作系统合理匹配，工艺参数设定修改，并完成数据报表和过程变量输出打印。32过程自动化(L2)主要完成各动态控制过程的模型计算、优化处理、向下级传送设定值和跟踪与显示、生产数据的处理及质量评判

6、管理、故障记录、报表编制及打印等。1)软件功能：系统能自动实现与检化验室等计算机进行网络通讯，从现有ERP和转炉L2级等系统获取生产计划、钢种信息、炉次基本报告数据、加料报告、以及运转状况和其它L2级工艺状态的更新，炉次终点报表送外部L3系统,以实现生产过程的节奏控制。2）数据服务器功能：收集控制区域数据在数据库里，同吋对ORACLE过程控制数据库能备份和恢复提供资源管理。3）生产区域程序管理：生产计划管理功能有钢包和炉次引入及跟踪、剩余处理吋间、操作指导、成分报表、事件记录、过程监督和冶炼跟踪等。4）温度优

7、化模型：系统自进行第一次测温后，按输入电能，加热周期，耗氩流量，加入炉内各种物料总量等，对0标钢水温度进行精度控制运算。5）能量平衡模型：主要有效电能输入、物料放热输入能量和吸热能耗，电能损耗和废气、吹氩、钢包散热能耗等有效能量的计算。6）吹氩模型：系统自动设定各阶段吹氩搅拌能量及搅拌强度，各期工艺参数、脱硫及钢渣反应等建立数据库，自动控制吹氩搅拌流量和吋间，去除钢液中各类夹杂物及有害气体，最终满足相应技术标准。7）合金加料计算模型：采用运筹学线性规划模型，以钢水、辅料和合金料成本最低为0标函数，用单纯型法求

8、解，得到需要加入钢水中的辅料和合金料重量。4逻辑联锁及事故对策为保证设备运行，PLC程序设有逻辑联锁和人工手动干预优先功能，当出现紧急情况吋，按下操作台/箱上急停按钮即可停止所有相关设备的动作，事故处理完复位该按钮系统恢复正常运行。1）高压断路器合闸：液压、吹氩、水冷等系统压力及流量正常、钢包车在处理位、炉盖离开上限位等条件具备方可合闸，紧急情况下不管电弧电流多大立即按下紧急分闸按钮分断变压器电源，