德國進(jìn)口西門子四平PLC模塊代理商
１ 概述
電弧爐以及精煉爐在運(yùn)行過程中其產(chǎn)生的高次諧波及強(qiáng)電磁場所形成的強(qiáng)大干擾，是嚴(yán)重威脅控制和通訊系統(tǒng)安全運(yùn)行的主要原因。５０噸煉鋼電弧爐的電爐變壓器額定容量為３１５００ＫＶＡ，二次額定電流可達(dá)到４２ＫＡ以上，其沖擊和短路電流有時可達(dá)到和超過１００ＫＡ。強(qiáng)電磁場和電弧的弧光放電引起的寬帶噪聲干擾及高次諧波分量與閃變（電壓波動），成為計算機(jī)及通訊網(wǎng)絡(luò)，電子設(shè)備穩(wěn)定和安全運(yùn)行的主要問題。在方案設(shè)計和系統(tǒng)設(shè)計及ＰＬＣ選型以及制造工藝設(shè)計時，都必須充分考慮和關(guān)注到系統(tǒng)所處的惡劣運(yùn)行現(xiàn)場工業(yè)環(huán)境的抗擾問題。
在為太鋼集團(tuán)公司第一煉鋼廠設(shè)計的５０噸煉鋼電弧爐及６０噸鋼包精煉爐控制系統(tǒng)中?穴５０噸電弧爐和６０噸鋼包精煉爐的系統(tǒng)總結(jié)構(gòu)圖略，可向作者索取?雪，兩臺電爐的控制系統(tǒng)全部采用ＳＩＥＭＥＮＳ公司的Ｓ７－３００系列ＰＬＣ及其通訊技術(shù)。經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試和運(yùn)行結(jié)果證明該系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)良好，性能可靠穩(wěn)定。 ２ 系統(tǒng)的總體設(shè)計
２．１ 硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計
整個系統(tǒng)采用４臺ＳＩＥＭＥＮＳ Ｓ７－３１５－２ＤＰ ＰＬＣ主站分別完成對電弧爐爐體控制、電弧爐電極調(diào)節(jié)，鋼包精煉爐爐體控制和鋼包精煉爐電極調(diào)節(jié)。在四臺ＰＬＣ主站之間采用ＳＩＥＭＥＮＳ公司的ＣＰ－３４２通訊模塊構(gòu)成ＰＲＯＦＩＢＵＳ－Ｓ７通訊網(wǎng)完成各主站間的數(shù)據(jù)通訊。電弧爐爐體和鋼包精煉爐爐體控制ＰＬＣ主站共下設(shè)６個ＥＴ２００遠(yuǎn)程從站，通過ＳＩＥＭＥＮＳ公司工業(yè)現(xiàn)場總線ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＤＰ完成主——從通訊。系統(tǒng)設(shè)計使用一臺工程師站，兩臺操作員站。三臺工業(yè)計算機(jī)中分別采用ＳＩＥＭＥＮＳ公司ＣＰ５４１２網(wǎng)卡通過ＰＲＯＦＩＢＵＳ－Ｓ７ 數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)完成計算機(jī)與各ＰＬＣ主站之間的數(shù)據(jù)通訊。操作員站的畫面組態(tài)軟件選用ＳＩＥＭＥＮＳ公司的ＷＩＮＣＣ完成用戶二次軟件的開發(fā)。
煉鋼電弧爐爐體控制ＰＬＣ主站主要完成對３５ＫＶ高壓系統(tǒng)的合分閘操作及高壓系統(tǒng)事故分閘的控制，對３１５００ＫＶＡ電爐變壓器及變壓器油水冷卻系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控和保護(hù)，并完成電爐水冷爐蓋、水冷爐壁等水冷系統(tǒng)２３個測溫點(diǎn)水溫變化情況的模擬量實(shí)時數(shù)據(jù)采集以及冷卻水系統(tǒng)壓力、流量等的實(shí)時數(shù)據(jù)采集監(jiān)視和越限及事故報警。同時通過ＰＲＯＦＩＢＵＳ－Ｓ７網(wǎng)向操作員站進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)的傳輸，由人機(jī)界面完成監(jiān)控數(shù)據(jù)的記錄、顯示和故障報警。
煉鋼電弧爐的各ＥＴ２００遠(yuǎn)程從站分別設(shè)置在爐前操作室、爐后操作室、液壓泵站和液壓閥站以及爐門碳氧噴槍的操作站內(nèi)。分別構(gòu)成爐前的爐蓋和爐體動作操 作和控制爐前傾爐操作，三相立柱鎖定和爐前電極升降操作及爐門鋼水測溫Ｉ／Ｏ。爐后傾爐及ＥＢＴ出鋼操作、出鋼鋼包車操作和修理平臺的旋轉(zhuǎn)操作Ｉ／Ｏ。液 壓泵站主、輔液壓泵的切換和運(yùn)行控制，對高壓液罐和氣罐的液位和壓力控制、空氣壓縮機(jī)的控制、主液箱和回液箱的液位自動控制及液壓介質(zhì)自動溫度控制的 Ｉ／Ｏ ，液壓閥臺的Ｉ／Ｏ 及爐門碳氧噴槍三維動作的操作及控制Ｉ／Ｏ。
鋼包精煉爐爐體控制ＰＬＣ主站的作用同煉鋼電弧爐相似，ＥＴ２００遠(yuǎn)程從站僅設(shè)置在鋼包精煉爐的液壓站內(nèi)。
用于控制爐內(nèi)電弧功率的煉鋼電弧爐和鋼包精煉爐電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計各采用一臺ＳＩＥＭＥＮＳ Ｓ７－３１５－２ＤＰ ＰＬＣ主站。主要承擔(dān)輸入爐內(nèi)的三相電弧功率的實(shí)時自動控制，根據(jù)不同冶煉工藝和冶煉期自動修正功率配電曲線和控制參數(shù)，以滿足冶煉工藝要求。設(shè)計采用獨(dú) 立設(shè)置的兩套ＰＬＣ主站作為電爐和精煉爐電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以減輕電爐和精煉爐爐體控制ＰＬＣ主站ＣＰＵ的負(fù)擔(dān)，縮短程序掃描周期，有利于提高實(shí)時系統(tǒng)相應(yīng)的 響應(yīng)速度和調(diào)節(jié)精度。
２．２ 控制軟件的設(shè)計
四臺ＰＬＣ主站的用戶程序是在基于ＳＩＥＭＥＮＳ公司的ＳＩＭＡＴＩＣ ＳＴＥＰ７ Ｂａｓｉｓ Ｖ５．０ 軟件平臺上完成硬件組態(tài)、地址和站址的分配以及電弧爐和鋼包精煉爐用戶程序的設(shè)計開發(fā)的，在主程序（ＯＢ１）中將各種控制功能和各ＰＬＣ站點(diǎn)間的通訊數(shù)據(jù)分別編寫在不同的子程序（功能塊ＦＢ、ＤＢ、ＦＣ）中，其中３５ＫＶ高壓合分閘、事故高壓分閘，模擬量信號的輸入均充分考慮了現(xiàn)場工業(yè)運(yùn)行環(huán)境的強(qiáng)干擾問題，在軟件設(shè)計中采用了抗干擾措施。
人機(jī)界面的畫面組態(tài)采 用ＳＩＥＭＥＮＳ公司的ＳＩＭＡＴＩＣ ＷＩＮＣＣ作為二次用戶程序開發(fā)的軟件平臺，在工程師站安裝ＷＩＮＣＣ－ＲＣ用于開發(fā)，操作員站安裝ＷＩＮＣＣ－ＲＴ用于運(yùn)行，ＷＩＮＣＣ運(yùn)行于 bbbbbbｓ ＮＴ Ｖ４．０ 操作系統(tǒng)平臺之上，以增加系統(tǒng)運(yùn)行安全和穩(wěn)定性，并給用戶將來建立工廠管理網(wǎng)帶來方便。
現(xiàn)場操作人員通過分別設(shè)置在電爐和精煉爐操作員站的人機(jī)界面監(jiān)視整個系統(tǒng)各個主要參數(shù)的運(yùn)行情況；這些參數(shù)包括：
輸入爐內(nèi)的三相電弧電流，三相電弧電壓，三相電弧功率，電能耗的實(shí)時顯示和歷史趨勢顯示。冷卻水系統(tǒng)溫度監(jiān)測點(diǎn)的水溫監(jiān)測以及流量及壓力的監(jiān)測和超溫越 限報警。３５ＫＶ高壓系統(tǒng)過流、欠壓監(jiān)測。電爐變壓器的各種故障報警信號監(jiān)測和報警，變壓器低壓側(cè)過電流和高壓跳閘信號的監(jiān)測。爐體狀態(tài)顯示及液壓系統(tǒng)的 工作狀態(tài)監(jiān)測。同時，在不同冶煉階段爐內(nèi)三相電弧工作電流的給定值、冶煉時間、３５ＫＶ高壓通電時間，鋼水溫度的顯示以及各種報警參數(shù)的歷史記錄和打印報 表的生成。
２．３ 通訊網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)
網(wǎng)絡(luò)組態(tài)采用ＳＩＥＭＥＮＳ公司的ＳＩＭＡＴＩＣ ＮＥＴ，ＮＣＭ Ｓ７ ＰＲＯＦＩＢＵＳ組態(tài)軟件完成ＰＲＯＦＩＢＵＳ Ｓ７通訊網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)。
在工程師站、操作員站分別設(shè)計安裝ＣＰ５４１２網(wǎng)卡，在四臺ＰＬＣ主站安裝ＣＰ３４２－５通訊模塊，通過ＳＩＥＭＥＮＳ公司的ＰＲＯＦＩＢＵＳ Ｓ７通訊電纜完成工程師站、操作員站和分別分布在電弧爐及鋼包精煉爐主控制室的四臺ＰＬＣ主站之間的通訊網(wǎng)絡(luò)硬件組態(tài)
３ 抗干擾措施的設(shè)計和實(shí)施
在電弧爐煉鋼的工業(yè)環(huán)境中，切實(shí)有效的硬件和軟件抗干擾措施的實(shí)施成為系統(tǒng)設(shè)計和工廠設(shè)計及設(shè)備制造和安裝過程中必須謹(jǐn)慎考慮的非常主要的環(huán)節(jié)。
根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)行實(shí)踐證明，電爐變壓器在高壓合閘瞬間所產(chǎn)生的浪涌，大電流運(yùn)行時變壓器所產(chǎn)生的強(qiáng)磁場，爐內(nèi)電弧以及大電流線路在電弧短路時所產(chǎn)生的強(qiáng)電磁 場，電網(wǎng)的諧波分量等諸因素綜合起來的干擾源可視為一個從低頻到甚高頻的寬帶噪聲源，其所產(chǎn)生的各種干擾都將嚴(yán)重威脅系統(tǒng)運(yùn)行及通訊網(wǎng)絡(luò)的安全和穩(wěn)定。 故而在設(shè)計中針對各種干擾的存在考慮了以下的抗干擾措施：
３．１ 隔離電源
ＰＬＣ主站和遠(yuǎn)程從站的工作電源均通過帶屏蔽的隔離變壓器完成對ＰＬＣ電源供電，使ＰＬＣ與大功率電氣設(shè)備的電位隔離開來，以避免供電線路帶來的噪擾。
３．２ 電源濾波器
隔離變壓器的二次側(cè)采用電源濾波器以濾除和衰減以共模和串模形態(tài)出現(xiàn)的工頻干擾。共模形態(tài)出現(xiàn)的干擾將沿地線被濾除，串模干擾則被旁路。
３．３ 有源隔離端子
現(xiàn)場引入的模擬量輸入信號和輸出信號采用有源隔離端子將由地環(huán)路引起的噪聲隔離，切斷通過現(xiàn)場引入的模擬量信號地環(huán)路中的噪聲通道。
