1、引 言

　　鋼水的真空處理應用于鋼水的脫氫、脫氮、去氧（輕處理）和脫硫，同時具有合金微調(diào)和溫度調(diào)整的功能。攀鋼生產(chǎn)特殊鋼，如軌道鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、齒輪鋼、氧氣瓶鋼等都需要經(jīng)過真空處理，是方坯連鑄生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。頂槍應用于真空非處理狀態(tài)下，對真空室進行保溫，減少溫降，祛除真空室內(nèi)壁表面結(jié)瘤。根據(jù)煉鋼廠對真空系統(tǒng)的生產(chǎn)要求，控制系統(tǒng)要具有高可靠性、易操作性、維修方便、控制功能全面的特點，真空控制系統(tǒng)的可編程控制器采用SEIMENS公司的SIMATIC S7-400 PLC。SIMATIC S7-400 PLC是具有中高檔性能的PLC，具有模塊化和用戶易于掌握的特點，并具有高速的指令處理、人機界面、CPU的智能化診斷、具有網(wǎng)絡通信、軟件編程語言豐富的特點。

2、自動化級控制系統(tǒng)

　　根據(jù)真空的工藝設備情況，真空控制系統(tǒng)設計采用SIEMENS公司的SIMATIC PCS7過程控制系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由一套S7 400 PLC、兩臺監(jiān)控站和二級計算機系統(tǒng)構(gòu)成。

　　RH控制系統(tǒng)采用兩級控制系統(tǒng)組成，一級基礎自動化系統(tǒng)和二級計算機控制系統(tǒng)，在一級基礎自動化系統(tǒng)中完成其邏輯控制和控制回路的調(diào)節(jié)控制，二級計算機系統(tǒng)從基礎自動化系統(tǒng)采取過程生產(chǎn)數(shù)據(jù)，根據(jù)生產(chǎn)計劃和來鋼情況進行模型運算，優(yōu)化出生產(chǎn)參數(shù)下送到基礎自動化系統(tǒng)執(zhí)行操作。RH基礎自動化系統(tǒng)采用西門子公司的S7 400系列的PLC控制器組成過程控制系統(tǒng)，網(wǎng)絡系統(tǒng)采用西門子公司的工業(yè)以太網(wǎng)來連接LF系統(tǒng)、合金下料系統(tǒng)、中控室的操作站、報表打印機和RH的二級計算機等設備。過程控制系統(tǒng)采用西門子公司的S7 400系列組成PLC控制系統(tǒng)，操作臺采用ET200M利用PROFIBUS-DP網(wǎng)絡接入PLC主控器以減少電纜布線。機電一體設備采用RS232協(xié)議與PLC的主控器通訊。操作站與PLC系統(tǒng)之間采用工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議通訊，一級操作站和二級計算機采用西門子OPC協(xié)議來完成數(shù)據(jù)交換。為了對控制設備的精確定位，其傳動系統(tǒng)采用VVVF技術來進行調(diào)速控制。

3、頂槍加熱過程描述研究

　　頂槍在非處理期間由停放位開始下降，當下降到預設加熱高度時，加熱煤氣和氧氣閥打開，煤氣點火燃燒，調(diào)節(jié)煤氣和氧氣流量到給定值對真空室進行加熱或除瘤。

　　位置和加熱控制以及輔助控制的核心設備是PLC，軟件是RH PLC使用的軟件，控制程序是用STEP 7編程語言編寫的，使用梯形圖、功能框圖、語句表語言。程序編寫使用了模塊化編寫方式。

　　3.1 PLC對操作方式的實現(xiàn)

　　（1）事故操作方式（氣動馬達）：在事故狀態(tài)下，將氣動馬達耦合手柄打到氣動馬達位置，用N2升降頂槍。電動操作和氣動馬達操作，通過一個耦合器進行切換，有一個行程開關檢測頂槍處于氣動或電動狀態(tài)。（2）就地操作方式（現(xiàn)場操作箱）：在現(xiàn)場操作箱上選擇“就地”，按“上升”按鈕（自復位按鈕），槍以給定速度上升，當槍運行到緊急上限時，自動停止；按“下降”按鈕（自復位按鈕），槍以給定速度下降，當槍運行到緊急下限時，自動停止。操作完畢，將選擇開關置于“遠控”（現(xiàn)場操作臺）方式。當現(xiàn)場操作箱選擇“就地”操作時，現(xiàn)場操作臺、PLC和LEVEL 2均不能對頂槍進行操作。（3）本地手動操作方式（現(xiàn)場操作臺）：在現(xiàn)場操作臺上將鑰匙開關置于“本地”（LOCAL）上升過程：首先將膨脹密封圈松開，當槍離預定位置較遠時，按“高速上升”按鈕（自復位按鈕），槍高速上升，當槍快接近預定位置時，改按“低速上升”按鈕，槍低速上升，到預定位置松開按鈕，槍停止運行。鎖緊膨脹密封圈。上升過程中，當槍到達上極限時，槍自動停止運行。下降過程：首先將膨脹密封圈松開，當槍離預定位置較遠時，按“高速下降”按鈕（自復位按鈕），槍高速下降，當槍快接近預定位置時，改按“低速下降”按鈕，槍低速下降，到預定位置松開按鈕，槍停止運行。鎖緊膨脹密封圈。下降過程中，當槍到達下極限時，槍自動停止運行。在現(xiàn)場操作臺上設有1個BCD碼數(shù)字顯示表，顯示頂槍的槍位（距真空室底部的距離），設有“本地/遠程”、“高速上升”、“低速上升”、“高速下降”、“低速下降”及位置極限等指示燈。