1 引言
精煉RH是現(xiàn)在碳鋼生產(chǎn)中一個(gè)非常重要的處理手段，通過(guò)RH的處理，可以很好的控制鋼水的成分、溫度等，提高鋼水的質(zhì)量。RH的主要功能是通過(guò)在真空狀態(tài)下向鋼水中吹入氮?dú)饣蛘邭鍤猓痄撍难h(huán)，使得鋼水中的一些碳、氮等雜質(zhì)通過(guò)廢氣排出，同時(shí)在某個(gè)階段通過(guò)頂槍吹氧，使得鋼水中的碳和氧發(fā)生反應(yīng)，從而把鋼水中的碳的濃度再度降低，提高純凈度。
目前國(guó)內(nèi)典型的RH的一個(gè)流程:首先將真空槽移動(dòng)到處理位置，鋼包到達(dá)RH處理位置以后通過(guò)液壓裝置將鋼包頂升直到真空槽下部的浸漬管插入鋼水，啟動(dòng)真空裝置進(jìn)行抽真空，添加合金，處理一段時(shí)間以后用頂槍吹氧，中間過(guò)程隨時(shí)可以進(jìn)行測(cè)溫取樣，當(dāng)樣本符合要求以后達(dá)到要求以后停止真空操作，待真空系統(tǒng)復(fù)壓以后降下鋼包，送到連鑄進(jìn)行下一個(gè)流程作業(yè)。
2 RH自動(dòng)化系統(tǒng)配置及其特點(diǎn)
該自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用開(kāi)放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，整個(gè)系統(tǒng)分為兩級(jí):基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)(L1)和過(guò)程計(jì)算機(jī)級(jí)(L2)。參見(jiàn)圖1。
圖1 系統(tǒng)配置圖
基礎(chǔ)自動(dòng)化采用ROCKWELL的ControlLogix 1756-L55作為處理器，采用現(xiàn)場(chǎng)總線DeviceNet方式與現(xiàn)場(chǎng)操作箱連接，并采用智能馬達(dá)控制中心InbbbliCenteTM。各個(gè)控制器以及監(jiān)控站之間采用冗余的ControlNet連接，監(jiān)控站采用通用的工業(yè)PC機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備監(jiān)控、生產(chǎn)管理;設(shè)置專用的Ethernet網(wǎng)供監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)Client/Server結(jié)構(gòu)。
該系統(tǒng)主要的控制功能包括:鋼包走行、鋼包升降、槽臺(tái)車走行、真空系統(tǒng)、合金稱量、合金上料、合金投入、環(huán)流系統(tǒng)、頂槍系統(tǒng)、預(yù)熱槍系統(tǒng)、廢氣系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。
2.1 系統(tǒng)主要特點(diǎn)
(1) 系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)響應(yīng)速度，控制精度，減少故障率。
(2) 程序設(shè)計(jì)采用模塊結(jié)構(gòu)，調(diào)試簡(jiǎn)單、方便。
(3) 畫面操作方便、靈活。Ｌ1畫面有監(jiān)控畫面、儀表回路畫面、聯(lián)鎖關(guān)系畫面、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)畫面、報(bào)警畫面、趨勢(shì)畫面等;Ｌ２畫面有報(bào)表畫面、分析畫面、模型畫面等。
(4) 電器、儀表、計(jì)算機(jī)三合一，符合當(dāng)今發(fā)展潮流。
(5) 在L2系統(tǒng)中采用了數(shù)學(xué)模型，并且把輸出結(jié)果嵌入L2系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)模式下直接作為一些設(shè)定參數(shù)。
2.2 應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)
應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)采用模塊化設(shè)計(jì)，程序以設(shè)備為單位進(jìn)行程序的開(kāi)發(fā)，通過(guò)一定的連鎖將所有的設(shè)備串接起來(lái)，確保程序的通用性、易讀性以及增加調(diào)試方便。下面以真空主閥和環(huán)流PID調(diào)節(jié)為例說(shuō)明。
主真空閥控制方式分自動(dòng)方式和手動(dòng)方式。自動(dòng)方式和手動(dòng)方式由操作人員在CRT上選擇，控制邏輯參見(jiàn)圖2圖3。在排氣系統(tǒng)自動(dòng)方式時(shí)，自動(dòng)方式和手動(dòng)方式的設(shè)置有效。如果排氣系統(tǒng)為手動(dòng)方式，主真空閥控制方式只能是手動(dòng)方式。
環(huán)流氣體是在真空處理過(guò)程中，從浸漬管吹入氮?dú)饣驓鍤?，以?qū)動(dòng)鋼水的環(huán)流。在不處理的時(shí)候，氮?dú)饣驓鍤庾鳛楸Ｗo(hù)氣體用。在處理時(shí)，根據(jù)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和工藝標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)流氣體的流量控制可以根據(jù)鋼種的不同，在不同的處理階段采用不同的流量設(shè)定，或者是定值控制。在不處理處理時(shí)則通常采用操作人員設(shè)定的定值控制。
對(duì)于環(huán)流氣體流量控制也有計(jì)算機(jī)、自動(dòng)、手動(dòng)三種方式。計(jì)算機(jī)控制方式下，對(duì)于處理的鋼種，可以根據(jù)工藝標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，由L2給出設(shè)定值。通常情況下，L2給出的設(shè)定值有兩種方式，一種是定值設(shè)定，一種是按圖2給出的曲線設(shè)定，這和采用的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和工藝標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)。自動(dòng)方式下，環(huán)流氣體流量的控制由操作人員手動(dòng)進(jìn)行設(shè)定，實(shí)現(xiàn)定值控制。手動(dòng)方式下，操作人員手動(dòng)給出閥門開(kāi)度，進(jìn)行流量控制。
圖2 環(huán)流氣體流量設(shè)定曲線
圖3就是計(jì)算機(jī)模式或者自動(dòng)模式下流量的設(shè)定曲線和對(duì)應(yīng)的PID控制回路示意圖。
圖3 流量的設(shè)定曲線和對(duì)應(yīng)的PID控制回路示意圖
環(huán)流氣體的流量在設(shè)定以后要保證穩(wěn)定，各個(gè)支管在沒(méi)有堵塞的情況下需要流量相等，如果其中一路發(fā)生堵塞，其他幾路就要相應(yīng)的改變?cè)O(shè)定值以保證總的流量符合工藝的要求。從前的做法是不停的計(jì)算每個(gè)支管的流量偏差，然后重新給定每路支管的設(shè)定數(shù)據(jù)，這樣做很難保證流量的穩(wěn)定性，控制精度也很差。為解決該問(wèn)題，在該項(xiàng)目中我們采用一個(gè)虛擬的PID來(lái)調(diào)節(jié)總管流量，在PID回路圖中四個(gè)支管的PID回路上方設(shè)置一個(gè)模擬PID(主控制器)并且和支管PID構(gòu)成串級(jí)控制回路來(lái)實(shí)現(xiàn)該功能。主控制器的設(shè)定值就是操作員輸入的值(自動(dòng)模式)或者接受L2送過(guò)來(lái)的模型計(jì)算數(shù)據(jù)(計(jì)算機(jī)模式)，實(shí)際流量就是支管流量和，經(jīng)過(guò)主控制器PID計(jì)算以后的輸出值經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換和計(jì)算然后成為串級(jí)PID(支管PID)的設(shè)定值。實(shí)踐下來(lái)，該方法很好的解決了總管流量的波動(dòng)問(wèn)題，反應(yīng)及時(shí)，完全滿足工藝的要求。
3 結(jié)束語(yǔ)
該系統(tǒng)從投產(chǎn)以后，運(yùn)行穩(wěn)定，維護(hù)方便完全符合當(dāng)初的設(shè)計(jì)思想，而且滿足生產(chǎn)要求。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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