新型程序控制喂線機的研制

譚 楓

(黑龍江省冶金研究所，哈爾濱150040)

在現代煉鋼技術中，爐外精煉應用非常廣泛，喂線技術是爐外精煉技術中的重要手段之一，具有投資少、見效快的特點，可以對鋼水進行微合金化處理，對精煉鋼水提質降耗作用顯著?！笆弧の濉逼陂g，我國的主要鋼鐵企業己基本實現了設備換代、工藝升級、質量提檔的技術跨越，大型鋼企已經完成由粗放型發展模式向質量和品種要效益的成功轉型，這對喂線技術提出了更高的要求。提高喂線技術的自動化和網絡化水平，快速、精確完成對鋼包中鋼液的喂線處理，實現喂線控制與煉鋼流程無縫化對接，達到預期的冶煉控制目標。

1 程序控制喂線機主要技術特點

喂線處理作為精煉的最后一道工序對后序連鑄及鋼水質量控制至關重要，保證喂線設備正常運行是精煉—連鑄生產順行的關鍵。近年來，隨著煉鋼技術發展和煉鋼設備的不斷更新換代，尤其是鋼包的大型化和處理過程的自動化，早期的喂線設備自動化程度不高，不能與中央計算機聯網控制，難以滿足生產工藝過程和管理上的要求，喂線處理的自動化和網絡化成為喂線技術發展的必然趨勢?；谶@一理念對程序控制喂線機提出了如下技術要求:(1)提高氣動系統的密封性，完成動作迅速快捷。(2)采用PLC控制，與上位機進行聯網，及時、準確采集數據信息。(3)人機界面采用觸摸屏，操作直觀方便。(4)調速采用變頻調速方式，使喂線速度10～600m/min無極可調。有了上述的技術保障，喂線操作更加便捷，喂線可靠性和穩定性都得到了提高。

2 程序控制喂線機機械部分設計要求

調整咬入輪直徑，增加咬入角，增強咬入力，設置六氣缸壓下采用氣動系統控制喂線輪升降。采用電動方式完成機體前后移動及整體360度的機構轉動。用傳感器檢測鋼包喂線工位，首先使喂線機達到喂線工位，導線裝置到達合適位置，通過延時夾緊芯線和延時控制起動喂線系統，起動調速裝置，自動調整喂入量、喂線速度設置，進入喂線狀態。喂線結束后，芯線自動退后一定長度，導管裝置升起，喂線機退到合適位置。為了滿足不同現場需求，導管升降裝置也可采用電動方式，喂線管在0～70度水平旋轉和在0～30度升降，使導管在任一角度喂線，以上整個過程采用計算機自動實現，喂線機整體結構見圖1。

圖1 程序控制喂線機整體結構示意圖

3 喂線機PLC控制系統

程序控制喂線機采用PLC進行控制。由于PLC把計算機的編程靈活、功能齊全、應用面廣等優點與繼電器接觸器控制系統的控制簡單、使用方便、價格便宜等優點集于一身，又具有體積小、重量輕、功耗低、可靠性好等特點。因此選用PLC作為程序控制喂線機的控制器可靠性高，編程方便，比傳統的繼電器模式功能強大。喂線機采用了緊湊型CPU 314C－2DP，自帶PROFIBUS－DP和MPI網絡端口，即滿足了生產需求，又為以后的功能擴展留有余量。使用軟件STEP 7來編制，設置了14個定時器來控制各步的延時時間，PLC與變頻器之間通過PROFIBUS－DP進行連接，按照結構化的編程方式，分別編制了手動功能塊、動作可定制自動功能塊以及報警功能塊。主程序的流程圖如圖2。

4 程序控制喂線機人機界面的設計

圖2 PLC控制系統主程序框圖

傳統喂線機控制是用按鈕、開關和指示燈等做人機界面裝置，它們提供的信息量少，而且操作困難，需要熟練的操作人員來操作。如果用七段數字顯示數字，用撥碼開關輸入參數，占用PLC的I/O點數多，硬件成本高，有時還需要自制印刷電路板。而程序控制喂線機是人機界面進行具體操作，采用西門子TP－277A觸摸屏方式實現。西門子觸摸屏TP－277具有以下優點:(1)可靠性高，正面防護等級為IP65。(2)通用性強，大多數HMI設備基于Windows CE操作系統。(3)接口豐富，可以連接各主要生產廠家的PLC。

觸摸屏采用WinCC flexible進行編程設計，WinCC flexible具有開放簡易的擴展功能，帶有Visual Basie腳本功能，集成了AcitiveX控件，可以將人機界面集成到TCP/IP網絡。PLC和觸摸屏采用MPI(MultiPoint Interface)通訊方式。MPI網絡的通信速率為19.2kbit/s～12Mbit/s，通常默認設置為187.5kbit/s。

5 程序控制喂線機通信系統設計

程序控制喂線機采用西門子PLC 300，可以與上位機進行工業以太網、MPI、PROFIBUS等方式的通訊，以實現上位機與程序控制喂線機進行遠程操作以及喂線數據的上傳與下傳(系統網絡連接結構如圖3)?？刂葡到y采用控制與操作分離的方式，PLC和變頻器等控制器件放在控制柜內，安放在控制室，保證了系統的可靠運行。操作箱放在現場喂絲機旁，保證了操作的及時性。

圖3 網絡結構示意圖

6 結語

程序控制喂線機的成功研制開發，將喂線處理與整體冶金工藝流程有機地融為一體，喂線處理效果更好，效率更高。程序控制喂線機在多家鋼廠進行了現場試驗應用，每爐喂入芯線長度近千米，喂入速度設定在400m/min左右，在操作室內進行遠程喂線處理操作，程序控制喂線機操作方便簡單，實際操作動作準確無誤。程序控制喂線機的應用，大大地優化了爐外精煉工藝，提高了產品質量，增加了經濟效益，使煉鋼精煉技術又上了一個新臺階。