0 前言

    1989年末木钢炼钢厂的二座转炉及氧枪传动全部改造成可控硅供电和PLC S5-115U控制系统，取代了旧式电动一发电机组。自1996开始，二座转炉倾动及氧枪升降应用了德国西门子的6RA24系列全数字直流调速控制装置，淘汰了模拟控制系统。2004年4月，二座转炉完成了以PLC S7-400和通讯网以及6RA7O数控ES为代表的第二次技术飞跃。

1 转炉倾动、氧枪升降的技术应用概况

    1.1 转炉倾动概况

    转炉倾动机械用十倾动炉壳完成装料、吹炼、出钢、倒渣等项工作。在生产过程中，要求转炉回转0°-±360°。120t转炉采用两台直流电机并联拖动，当一台电机发生故障，另一台低速拖动转炉。两台电机的电枢和励磁回路分别串有调整电阻，正常运行时它可使两台电机电流平衡。为了使钢水在转炉倾动时安全平静及缩短冶炼周期，要求转炉拖动有良好的稳定性和可靠性。

    1.2 氧枪升降概况

    每座转炉的氧枪控制系统均设置:

    (1)氧枪A, B具有各自独立的横移台车，并安装在转炉上力一38米平台上。

   (2)每台横移台车采用两套氧枪升降驱动装置，对转炉吹氧、降碳至冶炼成钢水。

2 转炉倾动、氧枪升降控制

    2.1 倾动控制系统

   倾动控制系统为全数字可控硅直流传动装置。调节器采用6RA70全数字控制器，并采用PCB网}、联十木炉的Profibus-DP网。倾动1}, 2电机控制柜设置ET-200从站，使电机控制直接连到Profibus网上。

    2.2 氧枪系统及枪位控制

    (1)每炉采用A, B两套氧枪，采用全数字可控硅传动装置，可实现A装置对A枪、B装置对B枪的一对二应切换;又可以实现A装置对B枪、B装置对A枪的交叉丧对应切换。

    (2)由十氧枪备用关系的改变，而增加一套电机的控制回路，所以氧枪电机柜经过特殊设计，这个切换控制可在主电室内或主控室操作完成。

    (3)氧枪枪位控制为二环系统。速度环、电流环由6RA70完成，位置环经光电码盘位置检测后经PLC完成。为准确控制枪位高度，在等候点以上设置基准点，由激光位置检测器检测出氧枪头部位置，以准确确定每次换枪后枪头高度和补偿钢绳的长度变化量。

3 PLC系统

   PLC系统采用Siemens公司的最新产品S^-100系列。每炉一套，并增设4#PLC作为二座转炉公共备用系统，1#一PLC为主站并分别安装在1个PLC柜中。每个PLC柜中设24伏直流电源，供主站和从站使用。1# }-3#PLC柜门均设有信号显示板，用LED发光管显T切换信号和故障信号，并设有三声响报警。每个主站设独立的Profibus-DP网与下属若干从站相联，实现对各设备的控制。

    3.1 PLC主站的配置

    (1)1#, 2#, 3#PLC的硬件配置有UR2机架、CPU414-2DPCPU模块、RAM存储器卜、421数字量输入模块、422数字量输出模块、443通讯模块、PS407电源模块、1.9Ah锂电幸池各1个、3个总线联接器。

    (2)倾动、氧枪设备的控制程序在各炉的主站PLC中编制。如:中央操作台、氧枪横移、氧枪位置等控制程序，主站与从站的通讯、主站与过程机的通讯、主站与公共备用系统的通讯程序。

    (3)每个主站上有一个主机架和五个模板。

    ①主机架UR2有9个插栋可插S7-400所有模板，背板有高速并行I/0总线和K总线与各插槽连接。

    ②电源模板PS407，为主机架提供5伏和24伏工作电源。

    ③ CPI模板是S7-400PLC的中央处理单兀。

   ④数字量输入模板SM421将外部数字信号电平转换成内音仔信号电平。

    ⑤数字量输出模块SM422将内部信号电平转换成外部过程所需要的信号电平。

    ⑥通讯模块443习各S7-400连接到工业以太网。用十氧枪传动与氧枪过程控制中氧枪高度的设定值等，通过网络传送给传动PLC再送给过程控制PLCo

    (4)通讯网

    通讯网为二层，即Profibus-DP网，MPI网和工业以网。

    ①每炉以S7-400PLC做主站，设一个独立的PROFIBUS-DP网。倾动、氧枪的可控硅全数字装置、电机柜等以从站力一式拄在此网上。

    ②1#, 2#, 3#, 4#PLC拄在MPI网，构成多主站网，完成倾动公共备用系统的通讯。

    ③每座转炉的S7-400PLC通过光纤与过程计算机的工业以太网连接，交换控制信息。

     3.2 备用PLC的配置

   4#PLC不与过程控制PLC直接进行信息交换，所以它不需要通讯模块。它的任务是倾动可控硅公共备用系统与各炉进行切换时，完成公共备用系统与各炉进行切换时，完成公共备用系统与各炉之间的信息交换。囚此4#PLC含有与各炉连接的切换程序和公共备用系统的控制程序。

    3.3 从站

    (1)3#从站是PLC主站下设的重要从站，即ET200M从站，它设在中央操作台里。通过3#从站将倾动氧枪操作控制设备和信号灯直接与DI, DO模块相联。

    (2)9#从站是ET200M，接口模块为IM153 0 38米平台氧枪的现场设备除电动机及电磁抱闸外都与9#从站连接。

    ①氧枪张力检测。钢绳张力检测的传感器每枪两个。传感器的二次仪表选用称重智能模块，它将自动化称重功能集十一身，能准确测量重量和力。

    ②氧枪控制。为提高枪位控制精度，必须对枪体长度和钢绳长度的伸长量进行动态修正。枪体长度每次从换枪点下枪时修正一次;钢绳长度每提到吹炼等候点下枪时修正-次。横移锁紧机构的位置开关、旋转主令控制器的上变速点、激光位置检测器等开关量信号由DI模块连接，操作指示灯信号与DO模块连接。

    (3) 10#从站。为检测氧枪高度，在A, B两枪的卷简轴上装有绝对值式多圈编码器。该编码器为每圈4096个码，可转4096圈，分辨率为234。采用GRAY码编码和传送。绝对值式编码器有位置记忆功能。码盘信号传递采用PROFIBUS网。

    (4) 4#, 5#, 7#从站:A, B氧枪传动6RA70全数字控制器。通过装在6RA70全数字直流传动控制器中的CBPProfibus接口板与S7-400主站通讯。通过网络接收操作台的给定控制信号，实现生产操作的要求。系统的连锁保护、切换以及可控硅装置对电机控制柜、电机切换柜的控制信息都通过该网络进行。

    (5)6#, 8#从站设在倾动、氧枪的电机控制柜和切换柜中。选用S7-215 PLC，该PLC上集成了Profibus接口，主机为14DI/l ODO，并可搭载DI, DO, AI, AO等扩展模块。

4 结语

    本钢炼钢厂座转炉倾动，氧枪升降电控系统升级改造，是在总结过去20年运行经验的基础之上，考察国内主要炼钢厂倾动、氧枪控制系统的优点进行的。具有可靠、稳定、维护量小、技术含量高的特点。它提供了转炉、氧枪设备控制的典范模式，具有很高的实用价值和推广意义。