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西門子PLC在北滿特鋼VD爐電控系統中的應用

1 引言

　　特殊鋼冶煉vd爐抽真空設備在整個生產中處于重要的地位，它直接關系到特殊鋼的質量及生產成本等諸多方面。而抽真空控制系統是否穩定運行，直接影響電爐的生產順行。因此解決抽真空系統的穩定性、防止抽真空時間過長，造成鋼水溫度低而進行二次升溫，影響生產及防止造成漏包事故等方面由為重要。本文就北滿特鋼2#vd爐為例，對vd爐抽真空設備的電氣控制系統的組成及控制原理進行討論，技術基于西門子simatic s7-300系列plc自動化平臺。

2 vd爐原理及工藝概述

　　vd爐抽真空是將電爐或精煉爐處理完成的高溫鋼水（約1650℃-1700℃）在密閉的真空罐內通過全蒸汽式抽真空系統或水環泵+蒸汽式抽真空系統進行真空處理，去除鋼液中的氣體。整個抽真空時間一般控制在20-25分鐘結束。水蒸氣噴射真空泵是利用于飽和蒸汽或過熱蒸汽作為動力，來取得真空的一種裝置。具有一定壓強的工作水蒸氣通過拉瓦爾噴嘴，于是工作水蒸氣減壓增速（蒸汽的勢能轉化成為動能），以超音速噴入吸入室，使吸入室產生一個負壓區，爐氣由吸入口進入吸入室，蒸汽與爐氣成為混合氣體進入擴壓器后減速增壓并進入冷凝器內，在冷卻水的噴淋冷卻作用下，高溫狀態的水蒸氣與冷卻水進行熱交換，水蒸氣被冷卻水冷凝成為冷凝水并隨冷卻水一起由冷凝器底部的下水口流至水封池內，而被抽爐氣則由冷凝器上方的出口排至下一級噴射泵或大氣中。

3 控制系統設計

　　3.1 總體設計

　　vd爐電器控制系統（如圖1）主要包括：水環式真空泵控制、各級蒸汽式真空泵控制、給水泵及循環泵及冷卻系統控制、真空蓋車控制、氬氣控制及破空控制等。為了保證整個系統的運行可靠，本系統利用西門子可編程序控制器s7-300實現了對現場數字信號狀態，模擬信號采集并將采集信號通過cp5611卡mpi網絡傳送給上位機中，上位機在根據需要將控制信號通過cp5611卡mpi網絡傳輸給plc，通過plc完成各個控制對象的輸出。同時利用wincc5.2組態軟件實現對設備的實時遠程監控，包括對現場開關量的實時顯示、對模擬量的實時顯示、下位機運行參數的實時修改、故障報警、運行參數記錄等等。

　　3.2 硬件配置

　　本系統采用的cpu為314-1af10-0ab0版本。配64kmcc存儲卡，i/o模塊配置為64di 32do 16ai2ao。系統壓力、流量全部采用川儀公司eja變送器轉換為4～20ma標準信號送plc。溫度采用鉑電阻信號送plc。

　　主、輔水環式真空泵電機功率90kw；罐蓋車行走電機功率11kw；真空罐蓋升降電機功率30kw；給水泵三臺，每臺電機功率37kw；循環泵三臺，每臺電機功率30kw；冷卻風機兩臺，每臺電機功率11kw。