PLC与WinCC在KR渣罐车上的应用

徐建强

摘要：KR是炼钢分厂的第一道工序，主要是对铁水进行三脱：脱硫，脱硅，脱磷。对整个钢铁的质量起到至关重要的作用。而渣罐车主要是盛放KR铁水扒渣时产生的铁渣。但渣罐车先前的控制方式是通过继电接触器控制系统来实现的，在长期使用后，发现了此控制方式既复杂又对检修维护工作带来很多不便。之后我们将其控制方式改为PLC及WinCC自动化控制，并且对渣罐车实时监控，这样不仅便于检修人员对其检修维护，提高了操作员工的工作效率，而且提高了设备运行的稳定性。

关键字：PLC WinCC KR渣罐车

一、KR区域的简介

KR又名铁水预处理，它是炼钢分厂的第一道工序，在炼钢工艺方

面有很重要的作用。为了满足转炉炼钢高质、高效的生产要求，高炉铁水必须在KR进行三脱处理：脱硫、脱硅、脱磷，从而降低了铁水中一些元素成分。

某公司是全部通过机械搅拌法（KR）对铁水进行三脱处理的企业。主要工作原理是：通过加入脱硫剂，脱硅剂，脱磷剂，搅拌头在铁水中旋转搅动，使之充分发生化学反应。

二、KR渣罐车原来的概况及缺点：

由于KR主要是对高炉的铁水进行三脱处理，而在KR生产过程中会产生很多的铁水渣，所以在KR的工艺中有一道工序是扒渣，而渣罐车就是用来盛放铁水渣。下面简单介绍一下渣罐车原来的操作方法和控制原理：

㈠、渣罐车的操作方法：

当铁水通过三脱处理后，在铁水表面就会产生很多铁水渣，操作工就会通过扒渣机将铁水渣扒到渣罐车里。但首先他们必须先在KR渣罐车操作室内将渣罐车操作至处理停止位，在操作过程中，先将操作台上的正向运行转换开关打到Ⅰ状态，使得变频器得到正转高速运行的信号，这时渣罐车就会以高速行驶;当操作工发现渣罐車快到处理停止位时，再将正向运行转换开关打到Ⅱ状态，使得变频器得到一个正转低速运行的信号，同时渣罐车也会以低速行驶到停止位后停止。若要使得渣罐车反向运行，其操作方法与正向类似。但这种操作方法既繁琐又不方便，并且有一定的不安全因素，具体表现在以下几个方面：

1、操作工在渣罐车即将到达停止位时，如果不将转换开关从Ⅰ状态打到Ⅱ状态，这样渣罐车就会以高速的运行状态立即停止，这样对电机的转轴产生一定的冲击，将大大降低电机的使用寿命;

2、操作工在操作渣罐车时必须到KR渣罐车操作室进行，而不能远程控制，对生产进度有一定影响;

3、由于渣罐有很大的重量，具有很大的惯性，如果渣罐车从高速立即停止，就有可能导致渣罐翻倒，产生了很大的危险性。

㈡、渣罐车的控制原理

渣罐车由变频电机控制。渣罐车控制电路都是由继电器，接触器完成，其电气图和变频器RMIO板接线图简图：

1、电机的高低速控制是通过操作工对转换开关进行切换来实现的，这样就影响了操作工的工作效率;

2、由于转换开关使用比较频繁，对其使用寿命会大大降低;

3、继电接触器控制系统接线复杂，对设备检修及维护工作带来很多不便。

三、继电接触器控制系统与PLC、WinCC控制系统的简单介绍：

PLC又名可编程逻辑控制器，它是计算机技术与继电接触器控制技术相结合的产物，具备逻辑控制、定时、计数等功能，并取代了继电接触器控制。从其产生到现在，因其可靠性高，编程方便，配置灵活在现代工业控制领域得到广泛的应用，实现了接线逻辑到存储的飞跃;其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步。其主要优点具体表现在：

㈠、可靠性高

①、在硬件上，采用隔离、屏蔽、滤波、接地等抗干扰措施;

②、在软件上采用数字滤波等抗干扰和故障诊断措施;

③、工作方式采用周期循环扫描方式。

㈡、功能强大

可编程序控制器及相关产品几乎可以实现所有控制任务，是目前工厂中应用最广的自动化设备

㈢、简单方便

①、接线简单，一般直接联线;

②、语言方面都支持梯形图，编程简单直观;

③、模块化设计或扩展模块的使用，简化了控制系统的形成;

④、系统设计容易，程序易调试和修改。

四、KR渣罐车的改造：

由于渣罐车原来是通过继电接触器控制系统来工作的，但继电器和接触器控制系统的复杂，可靠性低，所以我们采用了西门子PLC来替代继电，接触控制系统，由于PLC的控制系统可靠性高，抗干扰能力强，而且某个具体的点数可以多次使用，这样由PLC组成的控制系统相比控制规模大大减小，可靠性大大提高。并且原来渣罐车只能在现场进行操作，现采用WinCC画面来实现可以进行远程操作。具体改造内容如下：

㈠、原来的变频器接收的输入信号是通过切换转换开关状态来实现的，现在我们将所有的限位、按钮和转换开关等数字量信号直接送到PLC，经程序运行处理后，由PLC输出口来控制变频器的运行。具体如下：将原来的一个限位增加到三个限位，分别为减速位，停止位，急停位。当渣罐车将减速限位压下，通过PLC处理后，由某个输出端控制中间继电器，然后由中间继电器的触点给变频器的一个低速信号，这时电动机以较低的速度行驶;当渣罐车将停止限位压下时，变频器停止工作，同时电磁抱闸失电恢复原始状态抱住，渣罐车平稳停止。而急停限位主要起到停止保护作用。

WinCC控制的原理大致描述如下：

（1） 在WinCC中添加WinCC与PLC进行通讯的通讯驱动程序

（2） 在通讯驱动程序下相应的通信协议下建立变量

（3） 为新建的变量选择在PLC中的地址

（4） 将WinCC画面中的图形对象的属性或者事件连接到变量上

这样，当我们在画面中对某个图形对象进行操作的时候，对象连接的变量的状态将会发生改变，经过PLC中程序的处理，从而达到远程控制的作用。

假如此时渣罐车处在等待位，这时我们单击前进按钮，前进按钮变绿色，画面上出现前进的绿色箭头，渣罐车前进。当渣罐车运行到处理位时，处理位的减速和停止两个限位被压下，画面上这两个限位由灰色变成黄色，这时渣罐车停止，并且画面上的“停止”底色就会变成红色。这种控制方式不仅提高了操作工的工作效率，而且可以时刻监控渣罐车的运行状况和具体位置。

五、结束语

KR渣罐车在采用了PLC及WinCC自动控制后，运行效果良好，与之前的继电接触器控制系统相比，硬件方面结构简单，成本低廉，响应速度快，性价比很高。另外还可以根据实际需要对程序软件进行修改，体现了极大的灵活性和适应性。

在通过这次优化改造后，不仅使设备的故障率大大降低，便于我们点检检修工作，而且减少了操作工的工作量和生产时间，提高了操作工的工作效率。

参考文献：

⑴ PLC编程及应用/廖常初主编——北京：机械工业出版社;

⑵ 可编程序控制器应用教程/台方主编——北京：中国水利水电出版社;

⑶ 深入浅出西门子WinCC V6（第2版）/苏昆哲主编——北京：北京航空航天大学出版社