PLC和变频器控制的氧枪升降系统

　　[

　　0 系统简介

　　150t BOF碳钢转炉在2004年2月18日投入生产，而作为转炉冶炼的主体设备之一的氧枪装置，在转炉的冶炼过程中，通过氧枪装置向转炉内吹入一定压力和流量的高纯度氧气流，完成转炉内液态铁水向钢水转化的反应过程。每座转炉有2根氧枪，每根氧枪都配有可弯曲软管，通氧气和冷却水，一根在操作位，另一根作备用。氧枪支撑在氧枪托架上，由提升设备传动。氧枪设备由氧枪本体、升降装置以及横移装置组成，当转炉发出吹炼开始的命令时，氧枪从待机位Hl点高速下降，到吹炼开始位H2点后停车，然后根据炉子的吹炼情况，自动调整氧枪的吹炼位置HBL，即在整个吹炼过程中，氧枪的吹炼位置HBL不断地在上下调整，当吹炼结束后，氧枪自动从吹炼位置HBL点高速上升到待机位H1点停车，完成整个的升降运动。氧枪的整个升降行程如图1所示。

　　鉴于以上特点，从技术可靠和经济实用角度综合考虑，我们使用了用PLC控制与变频器控制相结合的氧枪升降控制系统。氧枪升降控制系统其控制功能主要包括：一是氧枪交流变频传动及其控制，来完成不同操作点对氧枪的位置和速度

　　控制要求，以及紧急状态下紧急气动提升装置的投入和控制;二是氧枪系统的吹炼控制。本文叙述其中的氧枪交流变频传动及其控制。

　　1 系统组成和功能要求

　　系统主要由富土电机公司的ACS—PC2000系列PLC、FRIENIC 4000CM5整流器、FRENIC 4000VM5逆变器及其辅助设备组成，控制系统结构框图如图2所示。

　　由图2可以看出，该系统主要由两个部分组成，其中氧枪系统和副枪系统配置了一套独立的ACS 2000 PLC用于逻辑联锁，并在电动机的低速轴上配以专用的同步发送器(编码器)和同步凸轮控制器来进行位置控制.并通过FL-net方式与其他系统主PLC(ACS 200))通信，氧副枪3台逆变器和本体PLC通过T-Link网一起构成高性能传动控制系统。氧枪升降的调速部分和转炉倾动、副枪系统共同选用Fuji电机公司的FRENIC系列高性能的矢量控制变频器，由4套547 kW的整流装置、7套225 kV·A逆变器通过公共直流母线构成，配以速度传感器来测量升降电动机的转速。从而构成电动机的闭环矢量控制系统，实现电动机的交流变频调速运行。为了确保生产，整流单元容量按每座转炉4台150 kW倾动电动机、2台110 kW氧枪传动电动机和l台110kW副枪传动电动机驱动设计，每2套整流装置互为备用。

　　PLC首先接收来自要求氧枪操作的各种信号，然后根据这些输入信号的状态，通过内部一系列复杂的控制程序，对各种信号的逻辑关系有序地进行处理，最后向逆变器和各类控制设备适时地发出开关量控制信号，对氧枪进行升降的位置控制。