西门子丽江PLC模块总代理商

1  引言

RH真空脱气法从50年代的脱氢处理发展成为具有脱氧,脱碳,脱硫,脱磷等多项冶金功能的精炼方法。它在改善钢水质量,降低成本上取得显著效果,适合大量生产超纯净钢。

经RH处理的钢水优点明显:合金基本不与炉渣反应,合金直接加入钢水中,收得率高;钢水能快速均匀混合;合金成分可控制在狭窄的范围之内;气体含量低,夹杂物少,钢水纯净度高;还可以用顶枪进行化学升温的温度调整,为连铸机提供流动性好、纯净度高、符合浇铸温度的钢水,以利于连铸生产的多炉连浇。

2  控制系统结构

2.1  硬件

自动化控制系统由德国西门子公司生产的S7-400H系列冗余PLC、远程I/O站、监控计算机(HMI)组成;通过PROFIBUS网络和工业以太网组成的一个电气、计算机集中控制系统,监控软件采用西门子公司的WINCC软件;中央控制系统包括两套互为冗余的PLC。

控制系统包括:2套西门子PLC控制站,2台HMI服务器,2套三电可共用的操作站。1套L1软件开发和系统维护用的工程师站,2台L1用报警报表和编程维护打印机。1套L2过程控制计算机服务器,2台L2软件开发计算机终端,1台L2报警报表打印机。结构如图1所示: 

2.2  软件

控制系统使用可中文操作的软件操作系统,HMI使用中文版的WINCC监控软件。RH钢水真空处理装置控制系统通过L2过程控制计算机网络与炼钢厂计算机系统连接通讯。

2.3  系统工艺

RH(即真空循环脱气)系统设备是一种用于生产优质钢的钢水二次精炼工艺装备。整个钢水冶金反应是在砌有耐火衬的真空槽内进行的。真空槽的下部是两个带耐火衬的浸渍管,上部装有热弯管。被抽气体由热弯管经气体冷却器至真空泵系统排到厂房外。

钢水处理前,先将浸渍管浸入待处理的钢包钢水中。当真空槽抽真空时,钢水表面的大气压力迫使钢水从浸渍管流入真空槽内(真空槽内大约0.67 mbar时可使钢水上升1.48m高度)。与真空槽连通的两个浸渍管,一个为上升管,一个为下降管。由于上升管不断向钢液吹入氩气,相对没有吹氩的下降管产生了一个较高的静压差,使钢水从上升管进入并通过真空槽下部流向下降管,如此不断循环反复。在真空状态下,流经真空槽钢水中的氩气、氢气、一氧化碳等气体在钢液循环过程中被抽走。同时进入真空槽内的钢水进行一系列的冶金反应,比如碳氧反应等;如此循环脱气、精炼使钢液得到净化。

工艺流程的12步骤:

(1)  钢水即将到达前,先将移动弯管接通准备接受钢水的工位(例如A工位)。关闭主真空阀为真空泵的提前启动作好准备。

(2)  盛有钢水的钢包座落于A工位钢包台车上,并启动前级真空泵进行预抽。

(3)  钢包台车运行到A工位正下方,将环流气体由氮气切换到氩气。

(4)  启动液压顶升机构,将钢包顶升到预定高度,打开主真空阀,钢水即进入真空槽,形成环流。

(5)  测温取样及定氧,根据测定结果决定是否进行“先行处理”。先行处理即正规处理以外的预备性处理。如钢水温度过低,可先行化学升温;钢水含氧过高,可先行加AL处理;钢水含碳过低可先行加碳处理等。先行处理后须再次测温取样以确认先行处理的结果。

(6)  对钢水进行该钢种所必须进行的处理,(如脱氢处理,深脱碳处理,轻处理,深脱氧处理等)。处理过程中真空度和环流气体流量按各处理模式自动进行变换。

(7)  处理结束前再次测温取样,确认处理目的是否已达到。合金微调及终脱氧。

(8)  测温取样后关闭主真空阀,破真空(此时移动弯管可移动至接通B工位处)。

(9)  钢包下降,座落到钢包台车,同时将环流气体切换成氮气。

(10)  B工位钢包车已开到处理位处,可开始序号4及以后工作。

(11)  钢包台车运行到喂丝,加保温剂位,按钢种要求喂丝,加保温剂。

(12)  钢包台车开出,用吊车将钢包吊至下工序[1]。

3  PLC控制系统功能和特点

3.1  系统简介

RH精炼炉控制系统,一级采用德国西门子公司WinCC/S7-400H/远程I/O站控制系统,完成生产过程的控制、数据采集、工艺显示、历史数据存储、故障报警及报表打印等功能。二级主要采用C++.NET、ORACLE等软件编制,主要完成数据存取和数据管理、生产计划编制和冶金动静态模型的应用等。

3.2  系统特点

采用西门子6SE7系列变频器,变频器与PLC控制系统之间通过PROFIBUS-DP现场总线网络进行数据传输和通讯。全数字信号传输,抗干扰能力强。

控制器之间、控制器与监控站之间、监控站之间、服务器与客户机之间都采用光纤以太环网通讯,环网中的一个节点损坏,不影响整个系统的数据通讯,满足了连铸的高可靠性要求,高速的数据传输满足了控制器之间数据交换的要求。

该项目采用西门子S7-400H系列冗余CPU系统,减少了PLC故障停机的危险性。基于标准S7-400模板的S7-400H是一个冗余的PLC,可以明显地减少生产过程的故障停机率,适用于那些需要尽可能减少或避免故障停机的应用场合。例如发电或输、配电、化学工业、采矿、运输等。

容错性是通过二个并行的中央控制器实现的。它们的CPU通过光缆连接并通过冗余的PROFIBUS DP线路对冗余的I/O进行控制。除了故障CPU和PROFIBUS外,I/O自身可以冗余。当发生错误或故障时进行无扰动的切换,即未受影响的热备控制器将在中断点继续执行控制而不丢失任何信息。[2]

3.3  系统模型的作用

3.3.1  RH精炼炉钢液温度实时预测方法

钢液温度实时预测方法能准确的预测RH精炼炉的钢液温度,从而提高了精炼处理结束时的钢水温度命中率,又减少了测温次数。温度预报模型温度预报模型是基于精炼处理的工艺原理,并根据钢液状态、成分信息、测温信息,在处理开始时预报钢液温度随处理时间的变化趋势,随着操作过程的进展,根据合金投入、实际吹氧量信息以及操作人员的设定信息,模型实时预报钢水温度的变化值。操作人员根据温度预报值,可有效地对处理过程进行控制,提高处理末尾温度的命中率,减少测温次数,降低生产成本。钢液在真空处理的过程实际上也是一个吸热和散热的过程,预测钢液在此过程的温度变化,主要是计算吸热和散热的量以及统筹考虑将影响吸热和散热的诸多因素。影响温度的因素包括为保证工艺需要而采取的措施,如脱氧、脱碳、合金化、升温、必要的处理时间和环流量等;此外,真空槽的初始状态、废气带走的热量、真空槽、钢包与钢液的传导和辐射散热和处理前钢液在钢包中的停留时间等也是影响温度的变化的原因。在影响温度变化的诸多因素中,合金的投入及吹氧是关键因素。模型根据合金的用途,把加入的合金分成两类成分调整合金和特殊合金。成分合金的添加主要是满足产品目标成分要求,对已有元素成分进行微调。特殊合金是指为脱氧、升温为目的而添加的合金。用途不一的合金,对温度变化的贡献也不一样,因而在模型中应分别对待[3]。

3.3.2  静态脱碳模型

对需要脱碳的钢种,RH处理初期还能预报为达到目标碳浓度所必需的处理时间和吹氧量等综合信息,对脱碳钢种的生产过程中有一定的指导意义。动态脱碳模型是基于分析碳及处理过程中产生的废气信息,结合自适应控制技术,实时预报钢水碳含量的模型。该模型能大大提高如质谱仪,红外分析仪等废弃分析设备的利用率和实际效果。

3.3.3  合金小成本模型

合金小成本模型的目的是根据所处理的钢水成份要求、元素收得率和钢水分析值等信息,计算出一组成本低的合金组合,即在炼钢过程中,满足除了提供生产要求的合金投入配比外,还要使投入合金总成本小。模型的核心算法可归结于线性规划问题,算法采用成熟的单纯型法,并加入了整数规划功能,适用于无jingque投料称量装置等情况下,投料小单位可能影响投料精度的情形,并且投料单位可任意确定,从而也解决了整包投料问题。此外,模型考虑了添加的合金料重量对于原钢水重量的影响和合金收得率的问题,提高了模型的计算精度。对模型中要使用到的模型参数,如合金中各元素成分的含量、价格、比热系数、元素分析值、元素收得率等,分别创建相应的数据文件表来保存。模型用到的数据文件有:模型常数表、合金品位表、标准收得率、学习收得率、合金模型输入和元素初始成分等。模型所需的计算参数(模型输入数据)由模型数据预处理系统负责收集、处理并写入模型输入文件[4]。

3.3.4  成份预报模型

根据实际合金投入量,钢水分析值,收得率,结合终点锰预测模型和终点磷含量预测模型预测钢水多种元素的成份、添加合金后合金投入总成本、钢水温降、钢水增重等供参考操作。与合金小成本模型配合,能使合金模型的实用性大大提高。利用转炉静态脱碳、温度、磷和锰的预报模型,为提高转炉的终点控制命中率、减少补吹的次数、实现直接出钢打下良好的基础。 

4  结束语

随着计算机和自动控制水平的提高,RH脱气设备的控制系统正在稳步发展。今后将在提高钢质量,缩短理时间和降低生产费用及减少熟练技术操作人员的方向而努力。 

应该是这样的。因为通用的人机界面产品都提供了大量的、可供选择的常用设备通讯驱动程序；一般情况下，只要在人机界面的画面组态软件中选择与连接设备相对应的通讯驱动程序，就可以完成HMI和设备的通讯连接。如果所选HMI产品的组态软件中没有要连接设备的通讯驱动程序，用户则可以把要连接设备的通讯口类型和协议内容告知HMI产品的生产商，请HMI厂商代为编制该设备的通讯驱动程序。
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西门子6ES79601AA045BA0引脚图
　　在测量输入输出信号后，要及时将测量的地址记录下来，保证信号地址和说明书中一致。如有不同，再次进行测量核实，多次测量仍然不一致，可以设备厂家进行咨询，保证编程时对各输入输出点做到充分确认。第三步：打开编程软件，进行硬件配置，并将I/O地址写在符号表中虽然不同PLC使用的编程软件不同，但编程步骤大致一样。
　　(四)西门子200PLC通过PPI协议与组态王通讯失败，为什么?请检查如下设置是否正确：1)用户编程电缆的拨码设置：在编程电缆的拨码中，第5个端子是设置通讯协议的，拨码设置为0，表示PPI/Freeport;拨码设置为1，表示PPI(master);用户使用PPI协议和组态王通讯时，拨码选择PPI/。
　　(五)西门子200PLC通过modbus协议与组态王通讯时，组态王中定义的寄存器地址与PLC地址是如何对应的?映射关系如下：0-Q，1-I，3、4、8、9-V;3,4,8,9的dd号与PLC中V寄存器的偏移地址(实际地址-1000)的对应关系：组态王中(寄存器的dd号-1)*2=PLC中的V寄存器的。