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德國進口西門子鎮(zhèn)江PLC模塊代理商
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電弧爐以及精煉爐在運行過程中其產生的高次諧波及強電磁場所形成的強大干擾，是嚴重威脅控制和通訊系統(tǒng)安全運行的主要原因。５０噸煉鋼電弧爐的電爐變壓器額定容量為３１５００ＫＶＡ，二次額定電流可達到４２ＫＡ以上，其沖擊和短路電流有時可達到和超過１００ＫＡ。強電磁場和電弧的弧光放電引起的寬帶噪聲干擾及高次諧波分量與閃變（電壓波動），成為計算機及通訊網絡，電子設備穩(wěn)定和安全運行的主要問題。在方案設計和系統(tǒng)設計及ＰＬＣ選型以及制造工藝設計時，都必須充分考慮和關注到系統(tǒng)所處的惡劣運行現場工業(yè)環(huán)境的抗擾問題。
在為太鋼集團公司第一煉鋼廠設計的５０噸煉鋼電弧爐及６０噸鋼包精煉爐控制系統(tǒng)中?穴５０噸電弧爐和６０噸鋼包精煉爐的系統(tǒng)總結構圖略，可向作者索取?雪，兩臺電爐的控制系統(tǒng)全部采用ＳＩＥＭＥＮＳ公司的Ｓ７－３００系列ＰＬＣ及其通訊技術。經過現場調試和運行結果證明該系統(tǒng)運行狀態(tài)良好，性能可靠穩(wěn)定。 ２ 系統(tǒng)的總體設計
２．１ 硬件結構的設計
整個系統(tǒng)采用４臺ＳＩＥＭＥＮＳ Ｓ７－３１５－２ＤＰ ＰＬＣ主站分別完成對電弧爐爐體控制、電弧爐電極調節(jié)，鋼包精煉爐爐體控制和鋼包精煉爐電極調節(jié)。在四臺ＰＬＣ主站之間采用ＳＩＥＭＥＮＳ公司的ＣＰ－３４２通訊模塊構成ＰＲＯＦＩＢＵＳ－Ｓ７通訊網完成各主站間的數據通訊。電弧爐爐體和鋼包精煉爐爐體控制ＰＬＣ主站共下設６個ＥＴ２００遠程從站，通過ＳＩＥＭＥＮＳ公司工業(yè)現場總線ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＤＰ完成主——從通訊。系統(tǒng)設計使用一臺工程師站，兩臺操作員站。三臺工業(yè)計算機中分別采用ＳＩＥＭＥＮＳ公司ＣＰ５４１２網卡通過ＰＲＯＦＩＢＵＳ－Ｓ７ 數據通訊網絡完成計算機與各ＰＬＣ主站之間的數據通訊。操作員站的畫面組態(tài)軟件選用ＳＩＥＭＥＮＳ公司的ＷＩＮＣＣ完成用戶二次軟件的開發(fā)。
煉鋼電弧爐爐體控制ＰＬＣ主站主要完成對３５ＫＶ高壓系統(tǒng)的合分閘操作及高壓系統(tǒng)事故分閘的控制，對３１５００ＫＶＡ電爐變壓器及變壓器油水冷卻系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)控和保護，并完成電爐水冷爐蓋、水冷爐壁等水冷系統(tǒng)２３個測溫點水溫變化情況的模擬量實時數據采集以及冷卻水系統(tǒng)壓力、流量等的實時數據采集監(jiān)視和越限及事故報警。同時通過ＰＲＯＦＩＢＵＳ－Ｓ７網向操作員站進行實時數據的傳輸，由人機界面完成監(jiān)控數據的記錄、顯示和故障報警。
煉鋼電弧爐的各ＥＴ２００遠程從站分別設置在爐前操作室、爐后操作室、液壓泵站和液壓閥站以及爐門碳氧噴槍的操作站內。分別構成爐前的爐蓋和爐體動作操 作和控制爐前傾爐操作，三相立柱鎖定和爐前電極升降操作及爐門鋼水測溫Ｉ／Ｏ。爐后傾爐及ＥＢＴ出鋼操作、出鋼鋼包車操作和修理平臺的旋轉操作Ｉ／Ｏ。液 壓泵站主、輔液壓泵的切換和運行控制，對高壓液罐和氣罐的液位和壓力控制、空氣壓縮機的控制、主液箱和回液箱的液位自動控制及液壓介質自動溫度控制的 Ｉ／Ｏ ，液壓閥臺的Ｉ／Ｏ 及爐門碳氧噴槍三維動作的操作及控制Ｉ／Ｏ。
鋼包精煉爐爐體控制ＰＬＣ主站的作用同煉鋼電弧爐相似，ＥＴ２００遠程從站僅設置在鋼包精煉爐的液壓站內。
用于控制爐內電弧功率的煉鋼電弧爐和鋼包精煉爐電極調節(jié)系統(tǒng)設計各采用一臺ＳＩＥＭＥＮＳ Ｓ７－３１５－２ＤＰ ＰＬＣ主站。主要承擔輸入爐內的三相電弧功率的實時自動控制，根據不同冶煉工藝和冶煉期自動修正功率配電曲線和控制參數，以滿足冶煉工藝要求。設計采用獨 立設置的兩套ＰＬＣ主站作為電爐和精煉爐電極調節(jié)系統(tǒng)可以減輕電爐和精煉爐爐體控制ＰＬＣ主站ＣＰＵ的負擔，縮短程序掃描周期，有利于提高實時系統(tǒng)相應的 響應速度和調節(jié)精度。
２．２ 控制軟件的設計
四臺ＰＬＣ主站的用戶程序是在基于ＳＩＥＭＥＮＳ公司的ＳＩＭＡＴＩＣ ＳＴＥＰ７ Ｂａｓｉｓ Ｖ５．０ 軟件平臺上完成硬件組態(tài)、地址和站址的分配以及電弧爐和鋼包精煉爐用戶程序的設計開發(fā)的，在主程序（ＯＢ１）中將各種控制功能和各ＰＬＣ站點間的通訊數據分別編寫在不同的子程序（功能塊ＦＢ、ＤＢ、ＦＣ）中，其中３５ＫＶ高壓合分閘、事故高壓分閘，模擬量信號的輸入均充分考慮了現場工業(yè)運行環(huán)境的強干擾問題，在軟件設計中采用了抗干擾措施。
人機界面的畫面組態(tài)采 用ＳＩＥＭＥＮＳ公司的ＳＩＭＡＴＩＣ ＷＩＮＣＣ作為二次用戶程序開發(fā)的軟件平臺，在工程師站安裝ＷＩＮＣＣ－ＲＣ用于開發(fā)，操作員站安裝ＷＩＮＣＣ－ＲＴ用于運行，ＷＩＮＣＣ運行于 bbbbbbｓ ＮＴ Ｖ４．０ 操作系統(tǒng)平臺之上，以增加系統(tǒng)運行安全和穩(wěn)定性，并給用戶將來建立工廠管理網帶來方便。
現場操作人員通過分別設置在電爐和精煉爐操作員站的人機界面監(jiān)視整個系統(tǒng)各個主要參數的運行情況；這些參數包括：
輸入爐內的三相電弧電流，三相電弧電壓，三相電弧功率，電能耗的實時顯示和歷史趨勢顯示。冷卻水系統(tǒng)溫度監(jiān)測點的水溫監(jiān)測以及流量及壓力的監(jiān)測和超溫越 限報警。３５ＫＶ高壓系統(tǒng)過流、欠壓監(jiān)測。電爐變壓器的各種故障報警信號監(jiān)測和報警，變壓器低壓側過電流和高壓跳閘信號的監(jiān)測。爐體狀態(tài)顯示及液壓系統(tǒng)的 工作狀態(tài)監(jiān)測。同時，在不同冶煉階段爐內三相電弧工作電流的給定值、冶煉時間、３５ＫＶ高壓通電時間，鋼水溫度的顯示以及各種報警參數的歷史記錄和打印報 表的生成。
２．３ 通訊網絡的組態(tài)
網絡組態(tài)采用ＳＩＥＭＥＮＳ公司的ＳＩＭＡＴＩＣ ＮＥＴ，ＮＣＭ Ｓ７ ＰＲＯＦＩＢＵＳ組態(tài)軟件完成ＰＲＯＦＩＢＵＳ Ｓ７通訊網的網絡組態(tài)。
在工程師站、操作員站分別設計安裝ＣＰ５４１２網卡，在四臺ＰＬＣ主站安裝ＣＰ３４２－５通訊模塊，通過ＳＩＥＭＥＮＳ公司的ＰＲＯＦＩＢＵＳ Ｓ７通訊電纜完成工程師站、操作員站和分別分布在電弧爐及鋼包精煉爐主控制室的四臺ＰＬＣ主站之間的通訊網絡硬件組態(tài)
３ 抗干擾措施的設計和實施
在電弧爐煉鋼的工業(yè)環(huán)境中，切實有效的硬件和軟件抗干擾措施的實施成為系統(tǒng)設計和工廠設計及設備制造和安裝過程中必須謹慎考慮的非常主要的環(huán)節(jié)。
根據現場運行實踐證明，電爐變壓器在高壓合閘瞬間所產生的浪涌，大電流運行時變壓器所產生的強磁場，爐內電弧以及大電流線路在電弧短路時所產生的強電磁 場，電網的諧波分量等諸因素綜合起來的干擾源可視為一個從低頻到甚高頻的寬帶噪聲源，其所產生的各種干擾都將嚴重威脅系統(tǒng)運行及通訊網絡的安全和穩(wěn)定。 故而在設計中針對各種干擾的存在考慮了以下的抗干擾措施：
３．１ 隔離電源
ＰＬＣ主站和遠程從站的工作電源均通過帶屏蔽的隔離變壓器完成對ＰＬＣ電源供電，使ＰＬＣ與大功率電氣設備的電位隔離開來，以避免供電線路帶來的噪擾。