熔炼炉喷枪控制系统的改进

熔炼炉喷枪控制系统的改进

0顶吹技术的铜五合炼炉侯马生练习厂的ausmelt熔融精炼装置是中国第一个采用澳大利亚ausmelt富氧屋顶技术的铜冶精炼装置。铜精矿等各种物料经皮带输送到熔炼炉,载煤风、空气、氧气、套筒风通过冶金计算程序按照设定风量进入喷枪的各个风管内,通过喷枪对炉内熔体进行冶炼,因此,熔炼炉喷枪的正常运行对生产起着至关重要的作用。1系统功能喷枪控制系统由3部分组成:主钩提升控制、左右行走控制及旋转氧枪架组成。换枪平台如图1所示。1.1喷枪上升/下降控制手操器位控制:将换枪平台LCP2控制箱上的三位开关ZS11058置于位置1(正常运行位置),并将手操器RP开关置为ON。在炉口附近,操作人员按手操器提升/下降按钮,喷枪以25Hz频率上升/下降,直到提升机由导向柱上的上段/下段停止位的限位开关ZS11050E/ZS11050B制动停下来。换枪位控制:当喷枪提升到中部限位ZS11050E处,手操器将不能进行上升/下降控制,需要将换枪平台LCP2控制箱的三位开关ZS11058置于位置2(换枪位)。按下控制箱的上升/下降按钮,喷枪可以在顶部限位ZS11050A与底部限位ZS11050B之间上下移动。1.2喷枪提升机横向行驶将换枪平台LCP2控制箱上的三位开关ZS11058置于位置2(运枪至停枪台),按住LCP2控制箱上的上升按钮,喷枪提升至顶部限位ZS11050A处停止,按住换枪台上的喷枪提升机横移按钮,喷枪将平移加速与减速,喷枪提升机横向行走受控于限位开关ZS11047A和B(仪表左禁止和右禁止),随后停在旋转式停枪台前。松开横移按钮,提升机停止。1.3旋转式氧枪架的安全旋转操作人员需站立于旋转式氧枪架控制开关盘LCP3旁,确认旋转式氧枪架可安全旋转,利用正/反转按钮,将新枪转至摘取位置。此时,换枪平台LCP2控制箱上的三位开关必须置于位置2(转运喷枪至停枪台)。2plc的应用喷枪原控制系统采用继电器控制,在实际使用过程中,因继电器控制系统配线复杂,故障率高、故障点查找困难等原因,多次造成生产无法正常进行,甚至造成滑枪、紧急提升(ESD)不起作用等安全事故的发生。PLC可以实现继电器装置所能完成的一切功能,而且可靠性高、灵活性强、设计安装简单、维护方便。为此,2010年大修期间,对熔炼炉喷枪控制系统进行了改造,用PLC控制取代了原来的继电器控制系统。3mcc继电器控制经过选型比较,PLC选用西门子S7-200CPU226CN,增加一个DI模件;变频器由VACON改为西门子M440。改造保持原设计思路不变,仍为主控室、手操器、换枪平台和旋转氧枪架四地控制,原手操器、控制箱不动;将原MCC继电器控制改为西门子PLC控制,40点输入(24V)、32点输出(24V),提升和行走共用1台PLC。系统输入、输出口地址分配情况分别如表1、表2所示。4程序的组成4.1编程的功能该系统编程在上位机完成,程序完成后下装到PLC的CPU内,编程时采用step7microwinv4.0软件,该软件提供一个完整的编程环境,可以进行离线编程和在线连接、调试、写入等功能。编程的任务就是用梯形图的形式将控制原理图中的输入与输出之间存在的逻辑关系表示出来。梯形图与继电器控制线路非常相似,虽然PLC按顺序逐条地扫描用户程序的运行方式与继电器控制装置采用硬件并行的运行方式有所不同,但只要恰当地调整各条梯形图的顺序,实现起来并不难,部分梯形图如图2所示。4.2喷枪的运行监测将喷枪及变频器的各种状态信号送到DCS系统中,如喷枪上升、下降、左行、右行、变频器故障、运行等,使操作人员能够及时了解喷枪的运行状态。4.2.1喷枪自动优先关闭当工艺联锁发生使喷枪上升/下降条件不具备,DCS系统发出喷枪上升/下降禁止信号,在手操器位,喷枪不能进行上升/下降操作;当DCS系统发出紧急停车联锁信号(ESD)或操作人员按下ESD按钮,喷枪自动以50Hz频率提升至8300mm驱气位,同时DCS系统切断供风系统,防止安全事故发生。当旋转氧枪架运行时,喷枪提升机禁止从炉口向旋转氧枪架方向或从旋转氧枪架向炉口方向行走;当喷枪提升机左/右行走时,旋转氧枪架禁止旋转。旋转氧枪架旋转与喷枪提升机左右行走均是在换枪位状态下运行,在操作位禁止工作。4.2.2喷枪、实行plc在进行挂枪调试时,模拟生产中出现的各种状态,如发生ESD、喷枪上升/下降禁止、换枪等,喷枪、变频器与PLC均能正常工作。但在操作人员用手操器对喷枪进行上升/下降操作时,有轻微滑枪现象。经过多次试验,对抱闸线圈增加0.3s延时,当对喷枪进行上升/下降操作时,抱闸延时0.3s打开,滑枪现象消失。5