摘要：本文简要介绍韶钢120吨RH精炼炉的工艺设备、流程概况，详细说明了自动化控制系统的设备硬件总体构成、网络结构、过程控制功能和应用效果。
关键词：RH； PLC自动控制；应用
引言
RH精炼炉的主要功能是对转炉出钢后的钢水进行处理，即脱氢、脱碳、脱氧、合金化成分微调、温度调整等。随着钢铁市场对高品质钢的发展需求，广东韶关钢铁炼钢厂所拥有的精炼装置不能满足生产需要，于是在2008年增设一套RH精炼装置及其配套设施，设计年处理量120万吨，日处理炉数28炉,RH真空脱气能力为最大脱碳能力[C]≤15ppm、最大脱氢能力H]≤1.5ppm、最大加热速度≥50oC /h。
1工艺系统概况
1.1工艺设备
包括钢包台车2台、钢包台车升降装置及液压站1套、真空槽4套、热弯管3套、真空槽移送台车2台、顶枪装置1套、真空泵系统1套、预热枪装置2套、高位料仓20个、合金称量料斗5台、真空料斗3套、保温剂投入设备2套、浸渍管维修台车1台、测温取样定氧设备1套、真空槽修砌及烘烤设备1套、喂丝机2台、吹氩装置2套等。
1.2 工艺流程
整个钢水冶金反应是在砌有耐火衬的真空槽内进行的，真空槽的下部是两个带耐火衬的浸渍管,上部装有热弯管，被抽气体由热弯管经气体冷却器至真空泵系统排到厂房外。具体工艺流程如图1所示：
图1 工艺流程图
2自动化控制系统
2.1设备硬件总体构成
RH基础自动化系统采用S7-400系列，设有3套PLC系统，分别命名为 RH本体控制PLC系统、RH预热枪、顶枪控制PLC系统、RH合金控制PLC系统。设计原则为所有的现场操作箱、MCC的控制点均进PLC进行连锁控制，急停信号经继电器硬件连锁后再送PLC连锁。
变频器控制采用PROFIBUS 通讯方式控制，急停采用硬接线方式。
PLC机架采用9槽型号的，并采用单机系统，所有I/O接入R（远程） I/O中，R I/O负责信号的采集及命令的输出。R I/O采用独立的一条总线。对现场I/O、电磁阀盘、MCC盘、仪表盘、现场操作箱/台及中央操作台的信号全部采用R I/O方式进行采集及下达执行命令。R I/O各个分站带有通讯适配器，即通讯模块，实现分站的I/O与PLC的I/O通讯。自动化结构图见图2：
2.2网络分为控制层及设备层
3.2.1控制层网络：采用了EtherNet TCP/IP网络，实现了网络的开放性。HMI与PLC之间、L2与PLC之间采用TCP/IP协议进行通讯。采用TCP/IP实现PLC之间的信息共享，采用TCP/IP保证信息的实时及有效性。在操作室配置一交换机，各个PLC独立地接入该交换机中。实现HMI之间、及HMI与PLC之间的联网，实现HMI与PLC之间的信息共享，监控PLC的运转。
2.2.2设备层网络：采用R I/O总线方式，用于现场的信号采集及指令发布，配置在PLC盘内，作为本地总站处理。R I/O总线的网络连接方式，见图3 I/O的连接方式。
图2 自动化结构图
图3 I/O的连接方式
2.3过程控制
RH的过程自动控制主要体现在：环流量、真空度、合金投入量、吹氧量、顶枪高度及其吹氧流量、喂丝长度及其喂丝速度等达到脱碳、脱气、调整温度、去氧、合金及均匀化、提高钢水纯净度等功能。
通过与模型的交互（模型的数据入口，模型计算机结果的返回）、分析计算机系统的交互（RH的钢水分析值）、接收RH基础自动化系统采集的实绩及进程事件，下达设备控制指令等过程实现上述目的。同时还把当前RH的运行状况及生产实绩上传给上位计算机系统，发给相关的过程控制计算机系统。主要的控制功能包括如下内容：
(1)接收上位计算机下达的各种RH作业标准、各类消耗材料的品位表、各种钢种的制造标准信息，逻辑检查其合理性，存储到数据库中；
(2)各种作业标准、制造标准有关键字，依靠关键字进行数据的检索，各类标准有三种处理规则，即新规、消除和变更等；
(3)能够从数据库中检索相应的数据进行数据的显示，对设定的数据进行逻辑检查，存储到数据库中；
(4)收集报表所需的数据，进行逻辑加工，排版，在指定的打印机上进行打印；
(5)用于日常维护或排障的人机交互手段，进行系统的维护、应用维护
及数据备份；
(6)接受下发的数据，给2.5级系统发送上位机需要的过程数据。通讯数据遵从买方提供的L2/L3接口表。预留基础自动化和2.5级OPC通信接口；
(7)RH数学模型需要的数据通过通信方式从2.5级系统进行交换。
3应用效果
韶钢RH精炼炉PLC自动控制系统人机界面能检测所有设备的启停、阀门位置、，控制平稳，动作灵敏准确，且每个设备的启动条件都可以从画面清晰反映，画面还有应急短接条件功能，出现故障易判断，快速处理，现如今投入使用已有6年，智能仪表全部采用HART协议，总体效果使用较好，设备运行安全稳定可靠，能较好满足RH处理工艺对真空系统的要求。
4结语
韶钢RH炉PLC自动控制系统对钢水精炼系统的生产过程进行控制和管理，主要完成数据通信、基础数据管理、 过程数据收集、过程监控、画面及报表处理、 数学模型计算等功能，通过此次精炼系统改造，最大限度地提高全厂的生产运行效率和效益，为韶钢提升自身实力和行业竞争力打造了坚实基础。
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论文作者:曾涛1,卢滔2,万明海3,左文瑞4
论文发表刊物:《基层建设》2016年18期
论文发表时间:2016/11/30
标签：精炼炉论文; 系统论文; 真空论文; 钢水论文; 数据论文; 设备论文; 合金论文; 《基层建设》2016年18期论文;