铁水倒罐站铁水测温、取样自动控制系统开发

杨兰萍，王永春，朱 海

（1山东省冶金科学研究院，山东 济南250014；2济南黄河河务局天桥黄河河务局，山东 济南250032）

铁水倒罐站铁水测温、取样自动控制系统开发

杨兰萍1，王永春1，朱 海2

（1山东省冶金科学研究院，山东 济南250014；2济南黄河河务局天桥黄河河务局，山东 济南250032）

采用西门子Step 7 V5.4对变频器、编码器进行网络组态，读取各设备控制参数，利用西门子Wincc V6.2设计中控室监控界面，开发了铁水倒罐站测温、取样自动控制系统，可在中控室设定、显示测温取样装置的测温位，实现对测温取样装置的准确定位，应用表明，测温精度可达到0.5%，停止过程中不会出现滑行现象。

铁水罐；测温取样装置；自动控制；编码器

1 前言

铁水温度与含硅量是转炉炼钢的重要输入参数。长时间以来，炼钢生产过程中一直通过观察和人工测温判断铁水实时温度，依靠人工直接观察高温铁水的理化特征评判硅含量乃至物理热及化学热，难免会出现人为误差；同样，使用人工测温，工作劳动强度大，操作难度高，容易产生测量误差。为此，开发铁水测温、取样自动控制系统，以降低劳动强度与操作难度，提高监测精度。

2 测温、取样自动控制系统

铁水倒罐站系统为炼钢系统的重要组成部分，主要设备有：鱼雷罐车、铁水称量台车、测温取样装置。该系统是为转炉供应铁水的中转站，由铁水鱼雷罐车运来后在倒罐坑内倒入铁水罐，称量台车称重后运至测温位，用测温取样装置测温取样，再运到吊包位由行车吊到铁水预处理后，进入转炉炼钢。

2.1 硬件组成

控制系统组成：PLC选用Siemens S7-300控制系 统（CPU：6ES7 315-2DP），ET200M 远 程 站（IM153-1），测温取样装置远程控制箱由Turk系列模块控制；CPU通过Profibus-DP网络实现对远程控制站及其他联网设备的控制，包括4台Powerflex 700 s变频器（分别控制2台铁水称量台车与2台测温取样枪）、2套Sickatm60-p系列增量式多圈编码器（用于监测测温取样装置位置）。另外，该系统还与铁水倒罐通风除尘系统及铁水预处理系统进行联网通讯，实现数据的交互应用。

2.2 软件组成

测温取样自动控制系统下位编程软件采用西门子Step 7 V5.4，通过该编程软件对变频器、编码器进行网络组态，读取各设备控制参数，并向各设备发送多个控制指令，完成对变频器、编码器的精确控制；上位机中控室监控软件采用西门子Wincc V6.2，设计中控室监控界面，其功能有：设定、显示测温取样装置的测温位；显示测温取样装置、称量台车变频器的运行方向、运行状态、故障信息，测温取样装置、称量台车操作状况；测温取样装置的上下限位到位信号、称量台车限位，测温取样装置精确到毫米的实时位置信息，测温取样装置实时取样温度，称量台车铁水重量；变频器的故障复位。

2.3 测温、取样装置的控制方式

测温取样装置的操作方式分为自动操作与手动操作。自动方式：在操作箱上选择自动方式，测温取样装置下行至测温位停止，延时3 s后自动上升至上限位后停止。当测温取样装置上行到离上限500 mm，或下行至离测温位800 mm处，变频器对测温取样装置进行减速。其中测温位由操作人员根据铁水罐内液位高度自主设定。手动方式：在操作箱上选择手动方式，按下下降按钮，测温取样装置下行，按上升按钮，测温取样装置上行，按停止按钮，则测温取样装置停止；在上行过程中如没有停止信号，在上限时停止，同样下行时在下限停止。在测温取样装置上行到离上限500 mm，或下行至离测温位800 mm处，变频器对测温取样装置进行减速。在正常工作中一般采用自动操作方式，只有在检修或者非正常工作状态下采用手动操作方式，手动操作方式具有优先操作权。

2.4 监测测温取样装置位置

由于铁水罐内的液面高度不定，测温位相应调整，检测测温取样装置相对于上限的绝对位置，由生产人员通过设定测温位就可固定位置。

对于测温取样装置的定位有4个限位：上限、上上限、下限、下下限。由于实际运行过程中机械的原因，电机的抱闸在测温取样装置停止时不能完全抱住，使得测温取样装置有滑行现象，而出现烧毁测温取样装置探头的现象，无法满足实际测温需要。这时可用编码器检测，由PLC读取编码器码值，经程序计算出测温取样装置对应上限的绝对位置，在测温取样装置距上限500 mm或距测温位800 mm时，测温取样装置先进行一定程度的减速，再到上限、测温位等位置时便能及时停止，从而解决停止过程中的滑行问题。

2.5 测温取样装置位置的检测及计算方法

PLC通过Profibus-DP总线实时读取编码器码值，并由程序通过公式计算出测温取样装置位置：

其中：D为上下限的绝对距离值，Ms为在上限读取编码器码值，Mx为在下限读取码值，k为系数，P为测温取样装置的当前位置，H为上限位置，M为当前码值。

为避免编码器的码值跑飞，在上限时对编码器进行校正，即给编码器写入一个恰当的码数，并以这个数为基准进行数据的计算。这样，系数为每次计算所得，避免了由于每次上下限的码差不同，而系数却为固定值所造成的位置偏差。测温取样装置的测量位置准确，方便生产人员操作。

3 应用效果

铁水测温、取样自动控制系统应用后，可在中控室设定、显示测温取样装置的测温位，实现对测温取样装置的准确定位，精准调整下枪位置，测温精度达到0.5%，没有再出现滑行现象，降低了操作人员的劳动强度与操作难度，提高了监测精度与工作效率，使用方便、可靠。

Development of Temperature Measuring and Sampling Automatic Control System in Ladle Preparation Station

YANG Lan-ping1,WANG Yong-chun1,ZHU Hai2
（1 Shandong Metallurgical Research Institute,Jinan 250014,China;2 Yellow River Tianqiao Bureau of Yellow River Jinan Bureau,Jinan 250032,China）

Making the transducer and encoder network configuration by Siemens Step 7 V5.4 for reading the control parameters of individual equipment and designing the monitoring interface in the central control room,temperature measuring and sampling automatic control system in ladle preparation station was developed.The temperature measuring location of temperature measuring and sampling device can be set and displayed to realize the accurate location of the device.Applications showed that the temperature measurement accuracy reached 0.5%and the slippage did not occurred in stop course.

iron ladle;temperature measuring and sampling device;automatic control;encoder

TP273

A

1004-4620（2010）04-0059-02

2010-03-25

杨兰萍，女，1977年生，2002年毕业于济南大学工业自动化专业。现为山东省冶金科学研究院助理工程师，从事电气自动化技术工作。