0 引 言
钛渣电炉借助于电极通过大电流，以电阻热和电弧热的形式加热物料完成冶炼。从电炉的功率曲线可知，不同电弧电流对应不同的电弧功率，当弧流超过有利的调节电流时，输入炉内的功率并不会因为电流的增加而增大，反而线路上的电耗将增大，难以获得目标中的经济效益，同时可能损坏炉衬，加大电极的消耗量。如何将电流控制在一个合理范围，并可靠地控制，使其达到既保护设备安全又具有可观经济收益，是电炉实现控制的目标。
在攀钢钛业公司钛渣厂，25.5MVA钛渣电炉（国内大的钛渣电炉）采用控制液压系统电磁阀得电时间，来实现电极升降动作从而达到对单相电极熔炼过程的恒流控制。为达到炉内电极三相功率平衡，在以电流为主进行控制的同时辅以二次电压的调节，来保证输入炉内的三相功率在一定范围内达到平衡。
在钛渣冶炼工艺中，使用西门子S7-400 PLC对电极调节过程进行控制能够保证设备可靠、准确运行，完全能满足钛渣冶炼过程电极控制要求。
1 电极电流控制工艺要求及控制原理说明
常规的电极升降控制，被控量计算取决于电极升降调节方式，有阻抗控制、功率控制和电流控制。而钛渣冶炼是按功率曲线的设定和优化进行控制。
一个完整的工作过程是系统投运前，自动检查各设备运行状态，使其置于设定的初始位置，并由PLC系统发出确认指令，电极的升降控制由预先输入到PLC的功率曲线来完成。
在钛渣冶炼过程中由于同时存在电阻炉和电弧炉的工作过程，所以我们应按2个阶段来考虑。在埋弧时，电极下部埋在炉料中，其加热来自电极和炉料之间的电弧热，但主要是电流通过炉料时产生的炉料电阻热，此时负荷量很小，电流从零逐渐上升，电流变化快，功率因数高，三相负荷电流控制较难实现。当炉料逐渐熔化，熔体的导电性增加，电阻值下降，明弧放电现象更加明显，常易出现塌料翻渣现象，此时须快速提升电极，以防短路。炉料完全熔化后，电极根据设定参数与炉料保持一定高度，该过程通过调节电极的升降，控制电极电流和相电压的变化，使电极功率按给定曲线运行。相对于整个工艺过程，此阶段进入冶炼“平稳区”，同时，电极与时间及炉内熔体中的FeO含量一起作为控制终点的辅助控制。在冶炼终点钛渣出炉时，电极随熔体液面下降，保持一定的电流电压值，当出渣时间接近设定值，切断电炉供电电源。一个冶炼周期完成，电炉按预设程序恢复到开炉前状态。
因冶炼工艺的特点，对炉子的控制和运行要采取相应的保护措施，主要有短路保护和断电极保护。系统设有优先级：单相手动、三相手动、短路或断电极时快速提升。设定点的计算和给定在上位机完成。
短路保护：监控高压侧相电流，当其超过一预设大值时，电极上升。如翻渣时，电流成倍增大，计算机输出电信号给液压系统，迅速给大力缸供液，在5s内使电极达到2.5~3m/min的速度迅速提升,并使电流下降,甚至为零。如电流值仍不下降，则延时T秒后系统供电系统自动切断。
断电极保护：在起弧阶段，当出现三电极不同时与物料接触时，若仍采用正常调节方式，将因设定值和实际值之间偏差使电极下降，导致电极折断。因此对这种情况采用“电压-电流”控制方式，当单个电极与炉料接触时，虽电流为零，但弧压也为零，该相输出为零，电极停止下插。
在冶炼中，我们期望以小的输入功率换取冶炼效果，但在冶炼过程中，电极电流和电压的变化与炉料反应及炉况息息相关。因此要实现恒电流控制首先就要找出一个参照系来做被控参数。考虑到冶炼工艺与化工控制中精细性的区别，在本方案中恒流控制的参照系是在PLC中输入的一条设定功率曲线，它按时间段设定电极电流的大小，在一个冶炼周期中的不同冶炼时间，对电极电流设定值加以调整。
电炉变压器高压侧如A相电流互感器检测到A相电流变化，通过电流变送器转化成4~20mA的电信号。电压信号经I/O卡板整形滤波，并与设定值比较、运算及放大处理后，去控制液压系统的电磁阀，由电磁阀控制液压换向阀导通时间，从而升降液压缸以改变电极位置，终达到控制电流的目的，原理图见图1。做为电炉本体的控制，炉体温度、炉内压力、变压器极数也是必须要检测控制的。
CPU具有大容量程序存储器，可用于要求很高的应用
能满足标准机床、特殊机床以及车间应用的多任务自动化系统
在具有集中式和分布式I/O的生产线上作为集中式控制器使用
对二进制和浮点数运算具有较高的处理能力
在基于组件的自动化中实现分布式智能系统(PROFINET)
PROFINET 代理，用于基于部件的自动化（CBA）中的 PROFIBUS DP 智能设备
PROFINET I/O 控制器，用于在 PROFINET 上操作分布式 I/O
用于 2 端***换机的 PROFINET 接口
组合 MPI/PROFIBUS DP-主/从接口
用于大量的 I/O 扩展
用于建立分布式 I/O 结构
在PROFIBUS上实现等时模式
可以选用SIMATIC工程工具
1 ．系统设计的主要内容
（ 1 ）拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整个设计的依据；
（ 2 ）选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构；
（ 3 ）选定 PLC 的型号；
（ 4 ）编制 PLC 的输入 / 输出分配表或绘制输入 / 输出端子接线图；
（ 5 ）根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后再用相应的编程语言（常用梯形图）进行程序设计；
（ 6 ）了解并遵循用户认知心理学，重视人机界面的设计，增强人与机器之间的友善关系；
（ 7 ）设计操作台、电气柜及非标准电器元部件；
（ 8 ）编写设计说明书和使用说明书；
可参数化的特性
可以使用 STEP 7 对 S7 的组态、属性以及CPU的响应进行参数设置：
MPI多点接口;
定义站地址
启动；
定义 CPU 的启动特性
同步循环中断；
设置 DP 主站系统、过程映像分区编号和***时间
循环/时钟存储器；
***循环时间和负载，设定时钟存储器地址
保持性；
设置保持区
时钟中断;
设定起始日期、起始时间和间隔周期
看门狗中断；
旧式制砖机通常采用继电器式的自动控制柜,存在结构复杂、体积大、故障率高、通用性差且控制精度不高等问题, 而且制砖机控制系统仍为人工操作，严重影响了制砖的生产效率和产品质量。根据生产实际的需要, 介绍了一种采用光洋PLC改造的制砖控制系统，可实现送板、加料、布料、成型、脱模至出砖的全过程自动化。
1 工作流程及控制要求
1．1工艺流程
砖坯成型经过石子、砂和水泥混合和搅拌，注入模腔，挤压成型，后出模等一系列工艺生产过程。具体流程如下：料车处于后位，模箱下降至下位加料并进行振动和耙料直到模箱加满料停止振动，然后料车退回；加料结束上压头压下，将模箱中的料在振动的同时压实成型；然后脱模，链条带动送板和成型砖下降至底部，再将送板和成型砖一起推出，完成制砖工作。
1.2系统构成
本制砖系统由以下三大部分构成：
（1）砖机系统由机架、料斗、料车、模箱、压头、机械手等构成。系统机械部分由电机驱动，动作迅速、平稳，在生产时压力稳定，成品密度均匀。
（2）传动系统由6个电机和1个电磁铁构成。
（3）电气控制系统采用PLC系统。设置了手动/ 自动按钮，手动按钮主要是在系统或软件调试时使用，一般生产中，采用自动模式。并为各个按钮设置了指示灯，以便系统运作不正常时，容易查错。
2 电气控制系统的实现
2.1 PLC机型的选择
根据控制要求和控制功能的分析,本系统采用光洋SH32PLC和TP460L来实现自动控制。
全部动作都由PLC进行联锁控制，运行稳定可靠。各个执行部件的行程都由接近开关检测，送到PLC中进行处理、控制，因此定位准确。采用TP460L触摸屏，友好的人机界面给用户提供系统运行的全部信息，并支持人工干预、故障报警、数据记录等，用户可以方便地对系统运行状态进行监视、设定及修改参数。同时，系统还提供完善的保护功能，以及紧急情况快速停机等功能，大限度地保护人员及设备安全。
在触摸屏上把加料时间、空耙加料时间、延迟放下压头时间、脱模延时时间、余震时间、出快运行时间设置好。各种时间参数可以根据材料的不同（主要是混泥土的干湿程度）做适当的调整。而且各个参数可以在系统运行的时候根据工况修改。
手动将砖机系统调到待机状态（料车在后位上、压头在上位、模箱在下位），这时可将功能选择开关SA扭到自动状态。按下料车加料按钮激活全自动系统。系统进入自动运行后面板上的所有按钮失效。即使工人有误操作也不会影响系统，导致砖机误动作，避免了砖机损伤和不必要的损失。
自动过程被激活后料车将前进到料车前行程开关位（SL1）后停止。耙料电机和模箱振动电机得电运行。模箱振动可让原料充分填满模箱，耙料电机工作使模箱的每个砖模里加的料能均匀，等待加料时间结束后料车自动退回，同时将多余的原料带回。当料车到达后行程开关位（SL2）后会自动停车同时放下压头的电磁铁，延时得电时间到，得电使压头脱扣自由掉下；压头振动电机、模箱振动电机、台振电机同时得电工作；原材料在强震中成型。当压头压到成型左右行程开关位（SQ1、SQ2）时，各个振动电机将失电停机。这时系统进入延时脱模时间。延时到，脱模电机将得电工作提起模箱和压头，同时送板电机得电工作将新的模板送到工作台，也将成型的砖块抵到出块链条上后失电停机。送板到位后出块电机得电工作将成品送至叉车上。在这个过程中脱模电机一直在工作，在送板到位后几秒时间模箱将回到工作台而压头留在了压头上位。模箱到达下行程开关位（SL3）后自动停车，这时模箱振动电机会得电工作（时间由模箱余震时间控制），经过一段时间后停机，作用是防止余下的沙石让模箱在工作台上没有放平。接下来料车自动加料进入下一个循环。
西门子PLC,西门子CPU,西门子代理商,西门子授权代理商,西门子一级代理商
西门子模块代理商
从事智能科技、自动化科技、机电领域内的技术开发、技术转让、技术咨询、技术服务，工业自动化设备安装，工业自动化控制设备、电气设备、机电设备、电子产品、五金产品、金属材料、仪器仪表、橡塑制品销售，商务信息咨询，软件开发，建筑装修装饰建设工程专业施工，建筑安装工程（除特种设备），机械设备租赁（不得从事金融租赁），物业管理。工业自动化设备加工、销售。【依法须经批准的
浔之漫智控技术有限公司西门子代理。联系人:小聂（15221406036）浔之漫智控技术有限公司主要产品有“PLC，变频器，触摸屏，模块，传感器，低压器，伺服电机，工控机”。全新原装，质量保证，保修一年，价格合理，支持技术服务！SIEMENS 可编程控制器1、 SIMATIC S7 系列PLC：S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400、ET-2002、 逻辑控制模块 LOGO！230RC、230RCO、230RCL、24R...
