（山东墨龙石油机械股份有限公司262700）
摘要：随着我国传统行业技术水平的不断提高，越来越多的先进技术被应用于人们的生产生活当中，在转炉炼钢领域中，自动化应用十分广泛，为钢材生产工作带来了极大的便利。本文简要介绍了转炉炼钢工艺的整体情况，分析了炼钢转炉自动化系统的构成情况，并着重分析了炼钢转炉PLC系统的设计工作。
关键词：炼钢转炉系统；自动化；PLC控制系统；
钢材是社会生产生活中所不可或缺的重要原材料，伴随社会发展的不断加速，其应用范围日益广泛，需求量日益增高。2010年，我国钢材料年产量达到6.27亿吨，越居世界第一。毋庸置疑，如此庞大的钢材产量，对于能源、原料的需求量都是巨大的。由于能源危机的迫近，钢铁生产所需投入成本不断大幅上升，给钢铁生产企业带来沉重压力。在此情境下，提高生产效率，节能降耗成为了走出这一困境的重要手段。转炉自动化，就是自动化系统在炼钢转炉中重要应用之一。其中较为具有代表性的是氧气转炉自动化系统，这一系统中包括了计算机系统、电子称量装置以及以及自动检测仪器。根据设备的原件配置以及流程工艺进行划分，可以分成主供氧设施、主原料、副原料以及煤气回收、成分分析和电子计算机信息化测量控制系统。大型转炉自动化系统中，除了上面提到的装置与系统以外还有铁水预处理系统以及钢水脱气处理系统和铸锭控制的系统，在一些从国内外大量工程实践数据来看，自动化控制系统的大规模应用，具有着极为卓越的效果。
一、炼钢转炉自动化系统简介
炼钢转炉自动化系统，按照控制过程可划分为测控对象、设置环节、监测控制三部分：。其中监测控制系统以及设置环节主要服务于系统测控对象，在具体生产过程中，设置环节设置工艺参数以及生产顺序，监测控制系统实现现场数据测量收集、生产设备的自动化控制、生产流程的自动化监视。
二、炼钢转炉PLC系统的设计状况
可编程序逻辑控制器，简称PLC，是一种广泛应用于工业中的控制用电子计算程序。因具有编程简单，使用方便、高性价比、技术成熟，适用范围广、可靠性高以及维修简单等优势，伴随着钢材生产自动化脚步的不断前进，PLC也在其中得到了广泛的应用。
PLC自动控制系统主要应用于转炉炼钢中的位置控制以及速度控制环节，这两个环节在实际生产中最主要的要求为控制系统的可靠性与稳定性。与其他控制系统一样，PLC由软件与硬件两部分所构成，在设计中，PLC采用大量软件系统取代继电器的使用，在降低成本的同时，避免了继电器接触不良所造成的系统故障，增加了系统可靠性。此外，PLC在设计环节中增添了一部分抗干扰技术，具备强大的抗干扰能力，适用于强磁场环境，软件与硬件两方面的强化设计，使得整个PLC具有高度可靠性，恰好符合该系统的控制要求。
（一）转炉PLC控制系统组成简介
PLC控制系统由工业控制计算机、变频控制柜、S7-300PLC站、S7-400PLC站等组成。各操作系统之间采用工业以太网以及Profibus网实现沟通连接。
在炼钢转炉的控制系统中，在炼钢系统主控制室设置了两个基于PLC系统的控制站，负责监测转炉倾动、控制散状料系统和氧枪系统并且进行实时的数据监测。
主控制室中设计使用两台上位机，完成对对应系统的实行实时监控。炼钢系统主控制室中所使用的的两个PLC控制站都采用S7-400系统，风机房主控制室PLC控制站采用S7-300系统。为保险起见，在氧枪传动控制系统中配置一用一备两套矢量控制变频器；对于转炉倾动系统传动控制装置，配备了三用一备的四套矢量控制变频器。整个控制系统中，由于PLC控制系统不能抵御高次谐波干扰，为避免其所产生的网络干扰，在设计中选用了对稿次谐波屏蔽性极佳的屏蔽电缆。
（二）PLC系统控制内容及转炉PLC控制系统的设计考虑
PLC系统控制在转炉炼钢控制系统中，主要用来检测、控制和联锁，其所参与管理的内容主要如下：
转炉系统：转炉倾动位置检测、转炉倾动位置控制和转炉倾动位置联锁，净化转炉烟气；
氧枪系统：氧枪系统检测、氧枪系统控制和氧枪系统联锁；
检测和联锁供氮、供氧系统中相关参数；
控制及联锁各类传动设备；
检测、控制以及联锁钢铁冶炼所需原材料系统，检测与记录钢铁冶炼过程中系统所需要和产生的各种数据；
检测、控制以及联锁汽化冷却系统；
检测、控制以及联锁煤气回收系统。
在炼钢转炉操作系统中，除PLC控制部分外，也应考虑倾动部分和氧枪部分的自动化操作。
倾动部分：对于转炉倾动操作，分三个地方进行，即炉前操作室、主操作室、炉后机侧操作室，每个操作室设置指令开关，对于各个具体操作诸如快、慢、正反转在炉子倾角位置显示。
氧枪部分：氧枪系统同样选择两套设备一备一用，一部分作为备用，另一部分在工作中应用。在这一系统中，氧气枪升降能够通过交流电机进行驱动，当发生断电的情况时，气动马达会通过人工操作提枪。由于采用交流电机驱动来完成氧枪的起升，所以当切断电源时，采用气动马达手动操作完成提枪。操作站具备实时位置监控功能，能够自动检测氧枪的实际枪位，如果氧枪所处枪位不正，可以通过计算机进行调整，利用键盘式按钮实现氧枪枪位控制。
除此之外，对于冶炼过程中所有待吹点、氧枪变速点、氧气开闭点以及吹炼点都可以人为操纵设计，以及随时修正。仪控部分也可以自动完成在生产过程中对于各个生产流程所产生的工艺参数进行检测，对于细微错误进行调节，出现超越阀域的数据时自动报警。
结束语：转炉PLC控制系统的投入，实现了炼钢转炉过程中实时数据的集中采集、显示以及管理，在现场的客户端终端，提供了包括炼钢过程模拟、限位报警参数、趋势曲线综合等，实现实时数据采集和数据整合，很大程度上方便了技术人员的操作。使得技术人员能够对于现场设备的实际运行情况拥有直观、精确的了解和把握。经大量工程实践证明，炼钢转炉PLC控制系统使用稳定可靠、可操作性强、自动化程度高，为钢铁炼制行业带来了良好的经济效益。
参考文献
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