PLC在大型LF炉控制系统中的应用.pdf

总第 1 5 8 期 2 0 1 5年 第6期 山西冶金 SHANXI METAL LURGY T b t a l l 5 8 No ． 6，2 01 5 刍 争鬟黔 嚼 粳蕊 D O I 1 0 ． 1 6 5 2 5 ．c n k i ． c n 1 4 -- l 1 6 7 ／ tf ． 2 0 1 5 ． 0 6 ． 3 3 P L C在大型 L F炉控制系统中的应用 晏 勇辉 新余钢铁集团有限公司第一设备检修厂， 江西新余3 3 8 0 0 0 摘要 对某炼钢厂 L F 炉控制系统的组成及硬件配置、 变压器铭牌参数及电极工作速度设定、 工作原理及工作 方式进行了介绍， 其中贯穿了P L C在大型L F炉控制系统中的应用阐述。 关键词 P L C大型 L F炉L F炉控制 系统 中图分类号 T P 2 7 2 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 2 1 1 5 2 2 0 1 5 0 6 0 0 9 0 0 3 1 L F炉控制系统 的组成以及硬件的配置 1 ． 1 系统的组成 L F炉控制系统 由自动调节系统 、 电极调节系统 组成 。 自动调节系统电极完成调节钢水温度； 电极调 节系统 由 D a n i e l i 公 司提供 ，为独立西 门子 P L C控 制 ， 系统通过 P R O F I B U S D P ／ D P C O U P L E R与 L F炉本 体 P L C连接进行数据交换， 获取调节过程中 P L C本 体的控制信号， 同时向本体 P L C传送电极加热过程 中的相关信号 。系统组成如图 l 所示Ⅲ。 图 1 控制系统 组成 1 ．2 硬件的配置 硬 件 的配置 有 模拟量 的输 出模 件 7 E S 8 5 7 9 2 H F 0 0 0 A B 0 ； 模拟量的输入模件 7 E S 9 6 5 2 7 K F 3 0 一 O A B O ；以太网的通讯模件 7 G K 8 5 2 6 1 E X1 1 - 0 XE O ； C P U 6 E S 7 4 1 6 3 X R 0 5 0 A B 0 ； 电源 的模 件 6 E S 7 4 0 7 0KA0 1 0 AA0。 在 E WS的 H i r e g系统中， 利用这些硬性配置可 以完成工厂参数设置、电极升降参数设置及备用调 节阀的选择等。 2 L F炉变压器铭牌参数 炼钢厂大型的 L F炉变压器一次侧 电流为 5 9 7 A， 一次侧 电压为 3 0 k V， 二次侧 电流为 4 1 ． 6 2 k A， 二 次侧 电压为 4 3 0 V； 电流变压器 的位 置在一次侧 ， 一 收稿 日期 2 0 1 5 1 卜 1 0 作者简介 晏勇辉 1 9 6 4 一 ， 男， 主要从事电气自动化设备检 修、 维护等 工作 ， 助 理工程师 。 共可以分为 1 7个档 ，而且 L F炉工作点的计算数值 基本上可以通过下页表 1当中的数据查到E 2 3 。 3 电极工作速度的设定过程 作为电极的调节控制系统而言，必须对现场设 备的电流 、 电压进行实际测量 ， 而且还必须结合设备 型号对 电极 电流以及电压的测定范围进一步规定 ， 从而确定电极的工作速度[2 _ 。 3 ． 1 电极电流的实际测量结果 二次侧 电流为 4 1 ． 6 2 k A，一次侧 电流为 5 9 7 A； 电极电流为 5 0 k A， 电极 传感器 电流为 8 A ； 电极 C T二次侧电流为 5 A， 电极 C T一次侧 电流为 8 0 0 A。 3 ． 2 电极电压的测量结果 二次侧电压为 4 3 0 V， 一次侧电压为 3 0 k V； 电极 电压为 5 0 0V， 电极 传感器 电压 为 1 0 0V； 电极 P T 二次侧电压为 1 0 0 V， 电极 P T一次侧电压为 5 5 0V。 3 -3 实际所用时间的测量结果 测量 电流所用时间为 5 0 0 ms ；测量电压所用时 间为 5 0 m s 。 3 ．4 电极工作速度的确定 1 电极速度参数 低 位 速度 选 择 一 5 0 0 m V ／ s ； 刚 起弧 时下 降速度 为 一 3 0 0 0 mV ／ s ；手动 快速 下 降 速度为 一 4 0 0 0 m V ／ s ， 手动慢速下降速度为 一 4 0 0 0 mV ／ s ； 手动慢速上升速度为 4 0 0 0 mV ／ s ， 手动快速上 升速度为 8 0 0 0 m V ／ s ； 高位速度选择 5 0 0 mV ／ s 。 2 升降速度限制 下降为 一 5 0 0 0 m V ／ s ； 上升为 1 00 00mV／ s 。 4电极 自动调节的原理以及一些信号 4 ． 1 电极 自动调节 的原理 如下页图 2所示 ，电极的位置变化改变电流和 电压的信号 ， 由此产生阻抗误差。 电极的 自动调节是 2 0 1 5年第 6 期 晏勇辉 P L C在大型 L F炉控制系统中的应用 表 1 变压器铭牌参数数据表 T A P 1 - 1 7 一档 二档 三档 四档 五档 六档 七档 八档 九档 十档 十一档 十二档 十三档 十 四档 十五档 十六档 十七 档 一 次侧电 3 5 3 5 3 5 3 5 3 5 3 5 3 5 3 5 3 5 3 5 3 5 3 5 3 5 3 5 3 5 3 5 3 5 压 ／ l 【 V 一 次侧电 流 ／ A 3 5 0 3 5 0 3 5 0 3 5 0 3 4 9 3 3 7 3 2 8 3 1 O 3 0 0 3 1 O 3 1 7 3 O 6 2 9 4 2 8 4 2 7 5 2 6 5 2 5 6 二次侧电 压 Ⅳ 4 0 5 4 0 0 3 9 5 3 9 0 3 8 4 3 7 5 3 5 4 3 4 5 3 3 0 3 1 6 3 o 4 2 9 3 2 8 2 2 7 2 2 6 3 2 5 4 2 4 5 二次侧电 流 ， k A 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4 3 4 3 4 3 4 3 5 3 5 3 5 3 5 3 6 3 6 3 6 3 6 3 6 基于电弧阻抗的恒阻抗特性 ， 知 ， 具体的调节公式为 经过查阅资料可以得4 ．3 ． 2 电流位置输入值 Kf I -KuU 0 ． 式中 为极限函数 ； ， 为输入电压电流 ， 对某一工作 档位而言，工作电流设定点参数不能超过其额定电 流； 为工作点功能参数 ； K I 为有关变压器功能参 数 一次侧 电流至二次侧 电流转换 系数 [ 3 ] 。 调节 阀 二次侧 电压 一 次侧 电 流 设定点计算误差 l误 差 l ． 『 图 2电极 自动控 制调节原理 4 ． 2 现场的一系列信号 4 ． 2 ． 1 控制现场的实际信号 P L C经过进一步的处理以后，输出来的一些信 号通过 ／ ， 转换板控制调节阀输 出。过程监视 的变 量有二次侧 电压 、 调节 阀信号 、 二次侧 电流 、 功率因 素以及有效功率。 4 ．2 ．2 二次侧电压的三个信号 二次侧电压的三个信号均来 自电压变压器盒 V T 。V T 信号已被电压传感器过滤， 信号为 0 ～ 1 0 V， 被接入模拟量输人模件 。 4 ．2 ．3 一次侧电流的三个信号 一 次侧电流的三个信号均来 自电流变压器 ， 接 入系统的模拟量模件。一次侧 电流测量值也被接入 D I R I S A 4 1中， 通过 A D A P T E R C T连接 ， 可以重新建 立三相二次侧 电流。 4 ． 3 接口输入信号 4 ． 3 ． 1 变压器档位改变位置 变压器档位基本上可以从 1 档变换到 1 7档。 可 以将 电流 曲线设 定 为 六条 ，即从 曲线 六 1 0 0 ％额定二次侧 电流 到曲线一 7 5 ％额定二次侧 电流 。在画面上选择以上不 同的曲线工作。 4 ．3 ． 3 电极的高限位和低限位 如果输入的信号为高电平，那么当电极到达最 小值或者是最大值的时候 ，上升或者下降的速度就 很明显被限制到了一个预先设定的值。 4 ．3 ． 4 电极的上升或者下降 实现电极的上升或下降， 最好采取手动的方式。 假如输入的信号为高电平，电极就可以以预先设定 的速度上升或者下降。 4 ．3 ． 5 手动 ／ 自 动方式的个信号 假如输入信号是高电平，电极就会在自动的方 式下被控制。电极电压和电流的信号可以决定调节 阀的输 出值 ， 当电压或者电流都是零 的时候 ， 电极不 会发生变化， 其输出的信号值也是零； 当电压不是零 而电流是零的时候 ， 电极就处于下降自动调节方式， 而每根电极都会有一个预先在画面设置的低速值输 出信号； 假如电压以及电流都不是零， 电极处于自动 调节 ， 控制变量为电弧阻抗 ， 此时调节基于控制变量 的阻抗误差， 处理输出信号。 4 ．4 接口输出的信号 接口输出的信号有电极的二次侧电流信号、 电 极的二次侧电压信号、 调节系统的故障信号。 对于每 一 个电极来讲 ， 基本上都会有二次侧 电流、 二次侧 电 压。调节系统输出来的故障高信号可以很好地说明 电极的调节工作是正常的， 例如 当输 出低信号时， 对 于主体 P L C来说 ， 就能 自动地发出报警信号 [ 3 ] 。 5 电极调节的现场工作方式 当断路器分闸时 ，电极就会 自动提升到最高位 置； 当断路器合闸时， 满足了生产联锁的条件， 随即 就能转到 自动调节方式 。电极上升或下降的速度可 差 稚 l 调 一 澳 92 山 西 冶 金 E - ma i l s x y j b j b 1 2 6 ．c o rn 第 3 8 卷 以在显示器上进行设定 ，当电极速度到达了上限位 或下限位某个值的时候， 就保持一个定值不变。 6 结语 在现场实际使用的过程当中，应尽可能减少生 产工艺所需要的时间，因此在加热的过程 中须经常 测定温度。测定时 ， 当电极上升带保持 1 5 s 的恒定 温度时测定就会 自动停止。 测温结束后 ， 继续下调加 热速度 ， 使整个使用系统保持稳定可靠。 参 考文献 [ 1 ] 董凤斌 ，李磊 ，黄金锋 ． P L C在 大型电弧炉控制 系统中的应用 [ J ] ． 仪表技术与传感器 ， 2 0 1 2 7 l l l 2 ． [ 2 ] 宋伟． s 7 一 P L C在 L F炉 电极调 节系统中 的应用 [ J ] ． 现代 农业科 技 ， 2 0 1 2 1 O 2 0 2 2 0 3 ． [ 3 ] 闫丽华． 浅谈 P L C在大型变压器冷却控制系统中的应用[ J ] ．科 技信 息， 2 0 1 2 9 5 6 5 7 ． 编辑 胡 玉香 Ex pl o r a t i o n o f PLC Ap pl i c a t i o n i n La r g e s c a l e LF Fu r n a c e Co n t r o l S y s t e m Ya n Yo ng hui T h e F i r s t E q u i p me n t R e p a i r F a c t o r y ， Xi n y u I r o n a n d S t e e l Gr o u p C o ． ， L t d ． ， X i n y u J i a n g x i 3 3 8 0 0 0 Abs t r ac t T he c o mpo s i t i o n a nd ha r d wa r e c o nfi g ur a t i o n o f t h e c o n t r o l s y s t e m o f LF f u r na ce ，t r a ns f o r me r n a me pl a t e p a r am e t e r s a n d t h e e l e c t r o d e wo r k i n g s p e e d s e t t i n g ，wo r k i n g p r i n c i p l e an d wo r k i n g mo d e a r e i n t r o d u c e d f o r a s t e e l mi l l ，i n c l ud i ng t h e a p pl i c a t i o n o f PLC c o n t r o l s y s t e m i n t he l a r ge LF fur n a c e ． Ke y wor d s PLC， l a r g e LF f u r na c e， LF f u r na c e c o ntr o l s y s t e m 上接 第 3 3页 [ 3 ] 王建梅 ， 薛 亚文 ， 侯 成 ， 等 ． 巴氏合金 Z C h S n S b l 1 - 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f d m p r e s s u r e a n d t e n s i l e t e s t o f B ab b i t t ， t h i s p a p e r a n al y z e s t h e wh o l e p r o c e s s 0 f o i l fi l m b e a r i n g c r e e p i n r o l l i ng mi l l i n be a r i n g z o ne u nd e r t y p i c a l c o n d i ti o ns ．The c r e e p C HI V E S a r e a c qu i r e d und e r d i f f e r e n t t e mp e r a t u r e a n d s t r e s s ， s t r e s s r e l a x a t i o n c u r v e a t mcq x i mu m p o i n t o f c r e e p i s o b t a i n e d b y s i mu l a t i n g c r e e p d ur i ng t h e who l e p r o c e s s ．Th e e ff e c t o f t e mp e r a t u r e a n d s t r e s s n Ba bb i t t a r e d e d uc e d ．I t i s c o n c l u de d t ha t Bab b i t t c r e e p d o e s no t r e a c h t he s t a g e o f c r e e p d am a g i ng ． Ke y wo r ds ANSYS， c r e e p， Ba bb i t t a l l o y