PLC控制系统在炼钢厂喂丝机设计应用

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摘 要：文章阐述了plc控制系统总体设计原则，并以以炼钢厂喂丝机控制系统为例，分析PLC控制系统的设计与应用。

关键词：PLC；喂丝机；程序

1 PLC控制系统设计应用遵守的原则

在PLC控制系统应用中，其设计所遵守的原则是其应用的基础，当前，PLC种类非常多，其应用功能也越来越广泛。因此，在安装应用PLC控制系统控制设备时，首先对控制的设备运行规律及运行特点进行分析，在应用过程中可能出现的问题进行研究。根据研究的相关数据选择合适的PLC型号，选择合适的扩展模块，然后进行软件设计。设计完整后，还要保障PLC系统具备可靠供电性与可靠接地。具体来说要满足以下四条：一是要满足对控制设备的各项参数、性能指标要求，并留有余地； 二是在设计中，设计程序要充分保障控制系统的安全与稳定；三是在设计编程中，力求简单，在能够达到设备运行控制要求、设备安全稳定的基础上，尽可能将控制系统设计的经济、便于维护；四是要根据控制实际，PLC在选择容量时，以便为以后控制任务的增加或者生产规模的扩大应预留一定的容量量，以后技术革新或扩大生产做准备。

2 喂丝机PLC控制系统设计应用

2.1 喂丝机在炼钢工艺中的作用

喂线机是国内外冶金行业使用的一种先进的炉外精炼设备，主要用于将合金包芯线或铝线以合理的速度、准确的数量射入钢液深处，使之在钢液中均匀弥散。该工艺是当今世界上最流行的“射线法炉外精炼技术”，目前国内外专家认为该工艺是一种理想的精炼方法。近年来，国内外大型钢铁企业都在积极推广使用，收到了满意的效果。使用喂线机可大大改善劳动条件，降低劳动强度，准确控制合金成分，实现炉前作业自动化，是提高钢材质量，降低成本的有效途径。喂丝过程中由于钢水、钢渣飞溅，使垂直升降管下端300～500mm范围的管内、外结瘤，造成无法喂丝或通过水冷炉盖时"卡口"，需要及时、快速更换垂直升降导管。针对问题，在设计时，可以为缩短垂直升降导管，在下端加装1000mm的套管，把垂直升降导管的下端去除600mm，防止垂直升降导管结瘤堵管，在垂直升降导管外加装1000mm的套管。当套管结瘤时，切除结瘤部分，通过调节套管长度保证喂丝垂直升降导管长度。这样可缩短了维修时间，提高了喂丝效果，保证了丝线出口的垂直度，提高了钙的吸收率，满足钢包炉喂丝工艺的高效生产要求。

2.2 喂丝机的结构

喂丝机主要装置有包括由直/孔和导轮构成的导向校直、出丝角度调节，断线报警以及主从动轮构成，在从动压线轮上部，装设有弹性压紧机构，在喂丝机的变速齿轮轴与传动齿轮轴上，各安装一套主动送线轮。变速齿轮轴与传动齿轮轴通过换向齿轮，实现送线轮同向运行，从动压线轮通过一个扭矩杆压向从动轮轴，扭矩杆关节处固定一与压紧方向垂直的横杆，主要用于把合金芯线（或铝线）以合理的速度，准确的数量射入结晶器中，使之均匀弥散，达到脱氧，脱硫，改变夹杂物形态，提高钢质，微调成分，改善浇铸性能，节约合金降低钢材成本等目的。

2.3 喂丝机系统的工艺流程

喂丝机的工艺流程主要有七大步骤：第一步是启动期，此时喂丝机的导管与主动轮的状态是攀升的。喂丝机开始喂丝前，岗位操作人员要设定好喂丝量，然后，行走电机带动喂丝机平台前进，到达前进限位开关时，喂丝机停止运行。

（1）喂丝机停止运行后，其导管快速下降，碰到下降限位开关时运行停止。

（2）此时，电气控制系统的变频调速器开始启动，正转，喂丝电机开始正方向运行，在达到设定预值时，喂丝机的主动轮开始下降喂丝，同时，喂丝计数器开始计数。

（3）当计数达到设定的数值后，喂丝机的主动轮开始升起。，喂丝电机在启动变频器反向作用下，启动定时器。

（4）当定时器达到设定到值时，喂丝机的后主动轮开始下压进行退丝，当退丝计数器达到丝设定值时，喂丝机的主动轮升起。变频调速器停止运行。

（5）喂丝机的导管开始攀升，到达升起限位开关时，运行结束。

（6）最后是后退电机开始启动，平台后退到后退限位开关，喂丝一个流程完毕。

2.4 PLC控制系统在喂丝机的设计应用

（1）喂丝量的输入方法和显示。喂丝机的信息显示与指令的输入方法主要有两种类型。一是通过发光二极管显示控制系统在运行过程中的各种信息，但这种BCD码利用发光二极管容易损坏，导致信息错误。二是利用TD-200C文本显示器来输入作业指令与地址，同时显示各种信息。

（2）喂丝机系统可靠性设计。在PLC控制系统中，不但要求硬件不能有故障，同时强化软件编辑能力，是设计程序满足相关要求。

首先，为安全起见， 喂丝机的主动轮升降以及变频器、导管升降以及平台进退之间要具备要互锁条件；二喂丝机系统是系统是一个顺序功能控制；三是喂丝机系统具有手动和自动功能，控制系统如果出现问题，系统能够快速时报警，大故障能够通过相关指令结束系统运行。四是计数输入一般选用2.5mm2的屏蔽双绞电缆，接地务必安全可靠。

（3）喂丝机系统的控制程序。1）初始化阶段。该流程主要包括手动自动切换、喂丝长度设定，复位计数器、报警、启动等；2）喂丝机平台前进阶段。喂丝机平台前进部分该过程在炼钢炉起盖后，喂丝机移动到炼钢炉前，以便降下导管，准备喂丝。通过行进限位开关确保喂丝机平台到达指定位置，并停止行走电机；3）导管下降阶段。导管下降到位后直到退丝结束前，必须保证处于下降位置。 确保导管距钢水表面有一个合理的距离，便于穿透钢渣表面进入钢水；4）喂丝退丝阶段。在这部分设计中，喂丝与退丝过程要进行互锁；喂丝要在喂丝电机达到设定的速度后在运行，这退丝过程结束。

3 结语

总之，PLC控制系统控制的铸造喂丝机喂线技术对钢包精炼处理后的钢水质量起到进一步提高和完善的作用，使用该系统设备具有投资少、效益好的特点，自投入使用以来，得到了迅速的发展。在此程序在完善工艺技术规程、岗位作业制度和钢种操作要点的基础上，从整体上改善关键工序的指标水平，实现成本动态管理的有效控制，确保生产稳定高效、成本不断降低。

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