一种基于plc的转炉炼钢生产过程控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种基于PLC的转炉炼钢生产过程控制系统，包括设置于控制室的PLC主站，设置于转炉炼钢现场并通过网络与PLC主站信号连接的远程I/O从站、直流调速装置远程站、氧枪高度编码器远程站和倾动角度编码器远程站，远程I/O从站与转炉控制装置电性连接，直流调速装置远程站与氧枪直流调速装置电性连接，氧枪高度编码器远程站与氧枪高度编码器电性连接，倾动角度编码器远程站与倾动角度编码器电性连接。本实用新型通过在控制室设置PLC主站，而将远程站PLC模块设置于转炉现场就近与控制及测量装置连接，即减少线缆的用量，又实现主站和远程站PLC模块间的数据通讯和数据交换，实现转炉炼钢的高可靠性远程控制和监控。
【专利说明】
一种基于PLC的转炉炼钢生产过程控制系统
技术领域
[0001]本实用新型属于炼钢自动化技术领域，涉及一种结构简单、维护容易、可靠性高的基于PLC的转炉炼钢生产过程控制系统。
【背景技术】
[0002]转炉是炼钢生产的主要设备，其生产过程中的诸多工艺参数和设备运行参数，例如氧气压力、溅渣护炉的氮气压力、氧枪冷却水的压力及流量、氧枪冷却水的进水和回水温度等等是生产正常进行的重要参考依据，而氧枪和转炉倾动驱动的电动机转动角度、各控制装置等运行参数正常与否，直接关系着设备能否安全运行。
[0003]随着钢铁冶炼行业竞争的加剧和环保要求的提升，节能减排、高效高产显得尤为重要。传统以经验控制的中小型转炉炼钢，由于控制方式误差大和控制精度低，耗能高、生产效率低，以难以适应竞争。
[0004]可编程控制器(PLC)由于具有可靠性高、抗干扰能力强、功能完善、适用性强、语言直观、易学易用、系统设计工作量小、维护、改造方便等特点，在许多行业中得到了广泛的应用，如冶金钢铁行业、汽车工业等，PLC自动控制系统在这些行业中已经成为了工业生产的大脑和调度指挥中心，占据着十分重要的位置。现有技术的中大型炼钢普遍采用PLC等自动化远程控制，虽然控制效果和控制精度都能够满足要求，也能够达到节能减排和高效生产的目的，但由于控制器与控制装置及检测装置之间位置较远，不仅线缆铺设困难，且线缆消耗大，检修困难，而且对于环境较为恶劣的炼钢现场及室外开阔空间，较多的线缆也会降低控制系统的可靠性。当然，也有采用现场自动控制的方式，但由于难以达到多炉冶炼的集中监控，环境恶劣对主控制端要求较高也会造成成本急剧增加，并不能作为主流的转炉炼钢生产过程的控制系统主流。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种结构简单、维护容易、可靠性高的基于PLC的转炉炼钢生产过程控制系统。
[0006]本实用新型的目的是这样实现的，包括PLC主站、远程I/O从站、直流调速装置远程站、氧枪高度编码器远程站、倾动角度编码器远程站，所述PLC主站设置于控制室，所述远程I/O从站、直流调速装置远程站、氧枪高度编码器远程站和倾动角度编码器远程站设置于转炉炼钢现场并通过网络与PLC主站信号连接，所述远程I/O从站与转炉各控制装置电性连接，所述直流调速装置远程站与氧枪直流调速装置电性连接，所述氧枪高度编码器远程站与氧枪高度编码器电性连接，所述倾动角度编码器远程站与倾动角度编码器电性连接。
[0007]本实用新型通过在控制室设置PLC主站，而将远程I/O从站、直流调速装置远程站、氧枪高度编码器远程站和倾动角度编码器远程站设置于转炉炼钢的现场，就近与相应的控制装置及测量装置连接，即减少传输线缆的用量，又实现主站和远程站PLC模块间的数据通讯和数据交换，从而实现转炉炼钢生产过程的高可靠性、高控制精度的远程控制和监控，有利于钢铁企业的节能减排和提高生产率。因此，本实用新型具有结构简单、维护容易、可靠性高的特点。
【附图说明】
[0008]图1为实用新型原理不意图
[0009]图中:1-PLC主站，2-远程I/O从站，3_直流调速装置远程站，4_氧枪高度编码器远程站，5-倾动角度编码器远程站，6-上位机，7-Prof iBus-DP网线，8_Ethernet网线。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但不得以任何方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型教导所作的任何变更或改进，均属于本实用新型的保护范围。
[0011]如图1所示，本实用新型包括PLC主站1、远程I/O从站2、直流调速装置远程站3、氧枪高度编码器远程站4、倾动角度编码器远程站5，所述PLC主站I设置于控制室，所述远程I/O从站2、直流调速装置远程站3、氧枪高度编码器远程站4和倾动角度编码器远程站5设置于转炉炼钢现场并通过网络与PLC主站I信号连接，所述远程I/O从站2与转炉各控制装置电性连接，所述直流调速装置远程站3与氧枪直流调速装置电性连接，所述氧枪高度编码器远程站4与氧枪高度编码器电性连接，所述倾动角度编码器远程站5与倾动角度编码器电性连接。
[0012]所述PLC主站I为西门子S7-400，所述远程I/O从站2为西门子ET200M。
[0013]所述远程I/O从站2、直流调速装置远程站3、氧枪高度编码器远程站4和倾动角度编码器远程站5通过ProfiBus-DP网络与PLC主站I信号连接。
[0014]本实用新型还包括上位机6，所述上位机6设置于控制室或远端监控室并通过Ethernet网络与PLC主站I信号连接。
[0015]所述氧枪高度编码器为多圈绝对型编码器，所述倾动角度编码器为单圈绝对型编码器。
[0016]本实用新型工作原理及工作过程:
[0017]本实用新型通过在控制室设置PLC主站，而将远程I/O从站、直流调速装置远程站、氧枪高度编码器远程站和倾动角度编码器远程站设置于转炉炼钢的现场，使之就近与相应的控制装置及测量装置连接，即能减少传输线缆的用量，又实现主站和远程站PLC模块间的数据通讯和数据交换，从而实现转炉炼钢生产过程的高可靠性、高控制精度的远程控制和监控，有利于钢铁企业的节能减排和提尚生广率。进一步将各远程站与主站间米用具有尚速低成本的Prof iBus-DP网络实现远程数据通讯和数据交换，从而提高系统远程通讯的抗干扰能力，提高系统的可靠性;将上位机与PLC主站间采用应用较为广泛的Ethernet网络进行通讯，从而降低网络运行成本和维护难度。进一步将氧枪高度编码器采用多圈绝对型编码器，而倾动角度编码器采用单圈绝对型编码器，在采用每一个位置绝对唯一、抗干扰、无需掉电记忆的绝对型编码器以提高系统的可靠性的同时，根据使用实际合理采用多圈型或单圈型绝对型编码器，在满足功能的同时能够有效降低成本。因此，本实用新型具有结构简单、维护容易、可靠性高的特点。
[0018]某钢铁企业4#、5#转炉(50t)自投产以来，氧枪PLC控制系统均采用西门子S5系列的控制模块和控制方式，面对生产任务及工艺的要求，现场控制难以适应，而且由于S5系列控制模块厂家现在已经不再生产，备品备件短缺，加上在线设备使用时间较长，输入输出信号时有错误出现，故障率高、维护的成本高，转炉生产故障情况下更改控制程序困难，系统不够稳定可靠，维护工作难以持续开展下去，造成转炉冶炼时间较长，产钢量较少，难以适应当前高效率、快节奏的生产。
[0019]如图1所示，将原有的S5系列的控制模块更换为西门子PLC—S7-400模块I并设置于控制室，可有效解决备品备件难题;通过在转炉生产现场增加ET200M智能从站2、直流调速装置远程站3、氧枪高度编码器远程站4、倾动角度编码器远程站5与各对应的控制装置及检测装置就近连接，通过对S7-400 PLC主站I模块重新进行硬件配置、通讯配置、参数设置，同样也对新增设ET200M智能从站2、直流调速装置远程站3、氧枪高度编码器远程站4、倾动角度编码器远程站5的模块进行相应的硬件配置、通讯配置、参数设置，统一采用ProfiBus-DP网络通讯方式实现S7-400主站I与从站2和各远程站间的通讯和数据采集，从而把现场数据信号采集至主站I进行集中系统控制；通过Ethernet通讯方式连接主站I和2台上位机6，实现上位机6的HMI画面和主站I之间的数据交换。通过把所有的ET200M智能从站2、直流调速装置远程站3、氧枪高度编码器远程站4、倾动角度编码器远程站5布置到现场设备附近，把所有现场数据信号采集至就近远程控制站中，通过ProfiBus-DP网络通讯方式传输至S7-400系列主站I集中控制，可极大地减少电缆原材料的用量，从而也提高了系统的可靠性。
【主权项】
1.一种基于PLC的转炉炼钢生产过程控制系统，其特征在于包括PLC主站(I)、远程I/O从站(2)、直流调速装置远程站(3)、氧枪高度编码器远程站(4)、倾动角度编码器远程站(5)，所述PLC主站(I)设置于控制室，所述远程I/O从站(2)、直流调速装置远程站(3)、氧枪高度编码器远程站(4)和倾动角度编码器远程站(5)设置于转炉炼钢现场并通过网络与PLC主站(I)信号连接，所述远程I/O从站(2)与转炉各控制装置电性连接，所述直流调速装置远程站(3)与氧枪直流调速装置电性连接，所述氧枪高度编码器远程站(4)与氧枪高度编码器电性连接，所述倾动角度编码器远程站(5)与倾动角度编码器电性连接。2.根据权利要求1所述的基于PLC的转炉炼钢生产过程控制系统，其特征在于所述PLC主站(I)为西门子S7-400，所述远程I/O从站(2)为西门子ET200M。3.根据权利要求1或2所述的基于PLC的转炉炼钢生产过程控制系统，其特征在于所述远程I/O从站(2)、直流调速装置远程站(3)、氧枪高度编码器远程站(4)和倾动角度编码器远程站(5)通过ProfiBus-DP网络与PLC主站(I)信号连接。4.根据权利要求1或2所述的基于PLC的转炉炼钢生产过程控制系统，其特征在于还包括上位机(6)，所述上位机(6)设置于控制室或远端监控室并通过Ethernet网络与PLC主站(I)信号连接。5.根据权利要求3所述的基于PLC的转炉炼钢生产过程控制系统，其特征在于还包括上位机(6)，所述上位机(6)设置于控制室或远端监控室并通过Ethernet网络与PLC主站(I)信号连接。6.根据权利要求1或2所述的基于PLC的转炉炼钢生产过程控制系统，其特征在于所述氧枪高度编码器为多圈绝对型编码器，所述倾动角度编码器为单圈绝对型编码器。
【文档编号】C21C5/30GK205420467SQ201620204574
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月17日
【发明人】袁明路, 赵军厚, 崔静
【申请人】武钢集团昆明钢铁股份有限公司