数字主令在氧枪定位控制中的应用

Abstract: This paper introduces the patent product digital-master-controller (Hengyu Co., Ltd),and the application in the lance process control system of convertor furnace, brief the product practicality effect has ensured the running of the lance safely, reliably, steadily and exactly, and has realized the basic automation of lance blowing process controlling. The way of control is advanced, important values for design, reform and application of the convertor furnace in the metallurgical. Keywords: digital-master-controller convertor furnace lance process control programmable logic controller　　inverter 1、引言 氧枪是转炉的核心设备之一，在整个炼钢过程中，氧枪枪位是一个非常重要的参数，也是炼钢工艺控制的关键，因为它直接关系到炼钢过程中的脱碳、造渣、升温以及喷溅的发生，但由于氧枪定位控制系统工艺复杂、操作繁琐、联锁保护较多，因此，氧枪运行的安全性、可靠性、稳定性、操作简便以及定位的准确性都是其顺利完成冶炼的先决条件，控制必须体现上述特点，才能使得炼钢过程平稳进行。 主令控制器是氧枪控制系统中必不可少的设备，通过它实现氧枪定位控制系统中位置的信息输送，给上端PLC或变频器，关键点位有：上极限、换枪位、上升变速、待吹点、开氧点、吹炼点、下降变速、下极限等。 2、老式主令控制器的缺点 国内大都采用老式的机械凸轮触点或接近开关式主令控制器，在实际使用过程中存在着如下缺点：①故障率高。由于生产环境灰尘多，往往会造成主令的接点不能有效闭合；机械部分长期在恶劣环境中运行，造成触点损坏而不能有效工作，需要闭合的不能有效闭合，需要断开的时候又不能有效断开，造成事故时有发生；②精确度差。LK系列的主令靠一周内凸轮的运动来定位，小小的偏差会累积而使定位出现较大偏离；③调整费时。更换钢丝绳或在生产中需调整位置时，都要对主令的凸轮定位进行调整，往往反复多次才能定准位置，耗费时间较长，同时，调整工作需要由十分熟炼的专业人员才能完成；④不适应自动化生产。目前，许多企业都采用了自动化生产工艺控制，老式主令不能配套使用反而成了有效提高自动化水平的障碍。 传感器、计算机、自动化控制技术迅猛发展，越来越多现代化的先进控制手段和方法被运用到生产实践当中,但主令控制器一直滞后， D-LK系列数字主令的研发和应用，使这一现状得到了根本性的改变。 3、 数字主令结构和特性 数字主令是现代自动化控制技术与传统工业控制的结晶；设计思想是采用弱电控制强电、用程序逻辑代替机械触点的动作，避免了机械故障而导致的许多控制偏差，使主令控制器运行更加安全可靠、精确度高、响应速度快；它还具有分辨率高、调整方便迅速（可在运行中调整）、数字显示、远程通讯、保护功能、性价比高等特性。 3.1结构及原理： D-LK系列主令是在专利基础上研发制作的工控自动化产品，将光电检测、数据通讯、HMI、PLC技术有机结合，不仅实现了老式主令的全部功能，工作模式和性能也发生了质的飞跃。 产品由检测单元、显示控制单元、联接机构及电缆三个部分组成（参看下图）。核心部件主要有：可编程控制器PLC、人机界面HMI、绝对型编码器。系统通过齿轮（或链轮等）将卷扬减速机的低速轴同传感器的联接轴啮合，减速机带动卷扬滚桶转动，从而实现对氧枪（料车等）位置的控制，并将移动的距离经编码器把信息码送给PLC，通过其CPU的处理（译码、运算、分析）发送相应的控制信号和保护输出，实现精确定位或限位；同时，控制箱上的操作面板HMI通过PPI通讯与PLC联接，这一良好的人机界面使得被控对象的当前位置显示准确直观、参数的设定与调整简捷方便。 3.2　D-LK系列数字主令的独特性： ①故障率低：由于产品采用无触点的高精度传感器，避免了工作环境恶劣的影响；格雷码检测输出，不会有读出错误；用程序逻辑代替机械触点的动作，从根本上提高了设备的可靠性，故障率几乎为零； ②控制精确度高：装置采用了数字化的控制模式，不会在设定时有人为误差；精确度可达毫米级，因而能满足各种应用场合的需要； ③调整方便：操作面板这一良好的人机界面，使得限位参数的调整准确、方便快捷，显示直观清晰； ④符合自动化生产的要求：装置选用先进的控制手段和产品，通讯功能符合DCS、现场总线等现代控制系统的技术标准和要求； ⑤性价比高：零故障率、控制精度高、调整方便快捷、物位显示直观、免维护的特性，无一不昭示出极高的性价比，为客户减少一次恶性事故已物超所值。 4、数字主令的应用 该专利产品应用效果良好，特别是在氧枪定位控制、高炉主卷扬、转炉定位、推焦平煤等关键场合，都显示出极高的性价比和优越性。现以04年华西村集团华瑞炼钢厂转炉氧枪应用改造为例做扼要介绍： 按照该厂转炉有正副氧枪、在提升和下降过程中都有变速要求、且要准确地停止在规定的位置上等工艺需求，主令应正常提供：上极限、下极限、上升变速、下降变速、换枪位、待吹点、开氧点、吹炼点等8个控制点位信号给上端PLC。据此我们选用了具有10个继电器型输出点的数字主令，剩余的2个点做为备用，人机界面为西门子TD200、编码器为欧姆龙绝对型。为更充分发挥数字主令的优势，将检测单元放在现场，显示控制单元放置在控制室内，这样做既保证了功能的顺利实现，又使显示、调整在控制室内进行，非常方便而不必到现场去。 整个系统采用科学的设计、合理的结构、精巧的制作、完美的程序开发，顺利实现了对氧枪定位的控制，运行两年来充分证明了数字主令的优越性能，取得了满意的效果和显著经济效益。数字主令氧枪定位控制被先后成功应用于新兴铸管炼钢厂、华瑞钢厂、天津荣程联合钢厂等。 5、 结束语 D-LK系列数字主令的研制开发，使我国自动化控制技术在主令应用上有了质的突破，工业生产水平得以显著提高，解决了长期以来困扰生产的许多难题，满足和适用在需要精确定位（或限位）的控制场合，特别是：炼钢氧枪定位、高炉主卷扬、转炉定位、石灰竖炉卷扬、推焦车的平煤及推焦杆、纺织造纸卷料定长控制等等。正是因为数字主令具有极高的可靠性、良好的人机界面、方便灵活的操作模式，并且符合现代自动化控制技术和生产工艺升级的要求，因而在工业控制领域得到了广泛的推广应用，替代传统的LK系列主令成为现代工业生产和控制技术要求的必然 ! 作者简介：徐玉周（1969-）男　中北大学（原华北工学院）毕业，现为恒宇自动化控制有限责任公司工程师。联系方式：13598122735　xyza@163.com 参考文献：1、《复吹转炉氧枪枪位自控系统的生产实践.炼钢》 张义才 2、《Improvement in furnace performance at Inland Steel Company′s No 2 BOF shop through models utilization and standardization of operating practices》S M Galloway, M J Green, S R Balajee, et al.STEELMAKING CONFERENCE PROCEEDINGS(WASHINGTON), 1991,74:389～396 　　　　　3、《数字主令在炼铁高炉中的应用》　赵相文 徐玉周