文档介绍：第二炼钢厂LF炉自动化系统网络组成
及常见故障的判断
蒋学军
首钢计量自动化公司维护二车间
LF炉工艺概述
炉外精炼处理技术在炼钢生产中,是提高产品质量、扩大品种、提高生产率和实现连铸直轧的重要手段,也是进一步提高钢的清洁度和降低钢中杂质含量的有效措施。LF钢水精炼炉是上个世纪九十年代国际先进的钢水精炼技术,通过对钢水的再次冶炼,调整钢水化学元素的含量,来提高钢水的品位,增加钢的品种。
首钢第二炼钢厂210吨LF钢包炉是该厂精品线的重要组成设备,是为配合大板坯连铸机改造的配套工程,投产后,将满足首钢钢材产品的更新,以及生产高附加值产品对钢水的要求。这套设备的关键和核心技术是从奥钢联公司引进的,技术含量高,工艺先进。LF炉通过电弧加热、吹氩搅拌等深加工处理,对钢水进行精炼和调温,%以下,使连铸钢水达到洁净、均匀、稳定的生产工艺要求,可以显著提高铸坯质量、降低钢水返回率,进而提高生产效率、降低工序成本。它的投产可使中板厂、线材厂、型材厂“吃上”精品连铸坯,为开发新品种奠定了基础。
首钢第二炼钢厂210吨LF钢包炉由电极加热、吹氩搅拌、合金加料、喂丝、冷却水及压缩空气系统、测温取样、液压站、干油润滑系统、除尘及烟气系统、中压电气系统、钢样分析等组成。
生产工艺为炼钢转炉处理完的钢水使用钢包由天车吊运到LF炉,采用吹氩搅拌、电弧加热等进行深加工处理,对钢水进行精炼和调温,同时加入所需的合金原料和喂入所需的金属丝,对钢水的成分进行调整, 并对钢水进行进一步的脱硫,满足连铸机所需的洁净、均匀、稳定的钢水工艺要求。
网络化的自动化控制系统
首钢第二炼钢厂210吨LF炉自动化控制系统由两级系统组成,即过程控制级和基础自动化级组成。
一级基础自动化级以Siemens公司的S7-400 PLC为控制核心,现场分布式单元采用ET-200M作为I/O从站,现场总线为Profibus-DP。另外电极调整系统ArCOS、测温定氧仪Celox等设备与S7-400 PLC的数据通信采用串行口点对点通信方式。喂丝机控制系统选用Siemens公司的S7-300 PLC,采用MPI通信方式与S7-400 主PLC通信。LF炉的主要控制对象有:上料系统、电极升降、氩气底吹、喂丝、冷却水及压缩空气系统、液压站、干油润滑系统、除尘及烟气系统、中压电气系统等。一级操作员站采用工业控制计算机通过以太网TCP/IP协议与PLC进行通讯, HMI监控软件,主要完成监控和数据采集(SCADA)功能,主要包括:流程图显示、控制过程组态、参数设定、数据记录、实时或历史趋势显示、报警及打印、操作方式切换等。
二级过程控制系统由服务器、客户机、报表打印机等构成,采用OPC通过以太网TCP/IP协议与PLC进行数据交换,与光谱分析系统、渣样分析系统等采用串行通信及以太网进行数据传送。除实现操作功能外,主要根据钢种、钢水成分、钢水温度等参数进行模型计算,并将计算结果送入PLC中自动控制加热时间、电弧强度、搅拌时间及强度、合金加料量、喂丝量等冶炼生产过程。
自动化控制系统的网络组成图如下所示:
该自动化控制系统的主要设备包括:
一级基础自动化部分:
LF炉主体控制PLC:采用西门子S7-400 PLC,包括1个PLC I/O主站,14个现场分布式I/O从站,通信方式为Profibus-DP。主要完成LF炉主体设备(如电极升降、钢包行走、吹氩搅拌、合金加料、液压、冷却水、测温取样、润滑、高压开关柜、废气除尘等)的逻辑连锁控制功能;
喂丝机PLC(2套):采用西门子S7-300 PLC,包括一个I/O站和一个操作面板TP170A,通信方式为Profibus-DP。该PLC与主体PLC之间的数据通信采用MPI方式,与一级HMI及二级服务器的数据传送由主体PLC间接完成。它主要完成喂丝功能;
电极调节系统ArCOS:电极调节系统是基于一台工业PC和CAN总线I/O模件及PCI I/O控制板的控制系统。通过RS232(RK512 3964R协议)与LF炉主体PLC通信,其中与一级HMI及二级服务器的数据传送由主体PLC间接完成。主要完成通过液压伺服阀控制电极升降,调节电极电流,控制电弧强度及过压过流短路保护控制;
测温定氧仪:采用Heraus(贺利士)的Muti Celox单元,实现冶炼过程中钢水温度、含氧量的快速测量等功能。通过RS232(RK512 3964R协议)接口与LF炉主体PLC进行数据通信;
操作员站:2套工业控制PC,监控软件作为HMI(人机交换接口),与主体PLC之间采用工业以太网TCP/IP协议进行数据通信。主要完成监控和数据采集(SCADA)功能,主要包括:流程图显示、过程控制、参数设定、数据记录、实时或历史趋