炼钢电气控制系统
炼钢电气控制系统【1】
摘 要：炼钢电气控制系统是炼钢中必不可少的一部分，如何保证炼钢电气控制系统在生产过程中稳定运行是急需解决的问题，基于此，本文对于炼钢电气控制系统所存在的问题，提出了相应的解决策略。
关键词：炼钢;电气控制系统;PLC
根据电气控制系统运行原理来讲，PLC控制程序负责调节它的自动性，使用DP现场总线与控制部件相连，再进行调整这些部件，使它们能够进行良好的配合。
大部分情况下，这些相连的部件会被分散到不同位置，从而形成我们所说的分布式控制系统，这种方式的控制系统不仅可以将信号快速传递，而且也可以进行采集数据，实现联动连锁的控制。
1 炼钢电气控制系统的主要作用
转炉控制系统的构成部件主要有：1)电气;2)仪表;3)计算机。
在这三种部件相互配合、协作下，转炉控制系统开始运作。
我们所说的自动控制系统是由三大主要部件构成的一个相对复杂的系统，该系统首先要具备一个可以进行自动提示现场的信号以及配套的驱动，其次，采集完数据之后，对数据进行处理之前，要有自动调控和处理逻辑的设备 ，这就需要借助自动化设备实现运行。
既需要在监控生产过程中进行作业管理，采用计算模型形式，处理相关数据。
其中，第一个部分称为电气系统，后两个部分也就是控制系统。
在进行炼钢过程中，它所采用的原理是根据软件程序进行控制，同时需要运用以太网起到监控的作用。
其实从各方面上来讲，这个系统要求很高，一定要降低故障率。
2 炼钢电气控制系统中存在的主要问题
2.1 现场通讯总线太长
我们投入使用的转炉系统有一个通病，即：连接现场的通讯总线过长。
这一弊端主要凸显在通讯总线上需要设置大量的设备站点。
如果位于通讯总线上的某一个设备站点出现故障，那么随之而来的问题将会严重影响转炉系统的正常运作，甚至有可能导致系统瘫痪不能正常运行。
2.2 底吹系统模式单一
目前，在工业建设过程中，对钢的需求量是越来越大，传统的自控控制模式已经不能满足现代钢材生产的需求，因此需要充分运用现代自控控制模式。
从当前生产和工艺的发展趋势来看，一味使用传统单一的自动控制模式就会出现支管堵塞的问题，从而影响到底吹系统的工作质量，不仅如此，底吹系统效果差还会直接影响氩气的使用效率，会造成一些不必要的浪费。
倘若没有正确设定氩气的出口量，则会造成钢液不纯的问题。
2.3 氮封系统中存在的问题
氮封系统的运行原理比较简单，首先该是形成密封系统，该系统主要是依托转炉口上部的活动烟罩与加料而形成的，其次，设备在切断阀门时主要是依靠储存氮气的密封装置进行的。
在实际工作中，可能氮气与氧气间进行切换可以起到一定的作用的，但在等结果时，如果发现练炉口是朝上的，烟气也会快速生气，那么会损坏料斗液压缸，因此，氮气消耗也一直处于上升状态中。
2.4 监控系统的问题
炼钢电气控制系统在运作的过程中需要不间断的进行监控。
为保证监控的质量，通常情况下会采用核心氧枪来完成这一工作。
这一监控工作所需的设备有电机驱动(一般来说会投入4台设备)和变频器，当电机驱动开始运作时，变频器设备的转矩也随之同步运作，这样一来，就使得炼钢过程中的情况全部实时显示到主机上。
为不断完善监控系统，首先要与PLC进行对接，将采集的数据放到PLC上，在进行实时显示和保存信息，主要目的是为了监控电机工作画面，将所有信息展示到眼前。
3 改进炼钢电气控制系统的具体措施
3.1 完善氧枪系统的调节系统
目前，氧枪系统中存在着很多不完善的地方，这些不完善的地方会影响到生产的安全，因此建立健全的氧枪系统，对于保证工作人员的生命起到重要的作用。
转炉在运作过程中的幅度大小会直接影响到氧枪的张力，同理，当氧枪的张力发生变化时，转炉运转的幅度必然发生了变化。
根据这一规律，我们可以通过观察并分析张力的实时数据来不断调整。
在对氧气系统进行检查时，一定要严格按照相关规定要求进行。
如果氧枪张力出现异常情况，需要自动封锁氧枪变频系统，这样可对机器起到一定保护作用。
在氧枪的下吹作用下，控制气缸的阀门，这样可以进一步解决在操作中所遇到卡轨问题。
3.2 改造底吹系统
底吹系统也是非常重要的，PLC上面整个部件都起到非常关键的作用。
其中主要可分为四种模式，工作者可依据冶炼时段或者气体的不同，自主切换到一种最佳模式中。
可能有的模式要借助吹氮气才能实现与氩气切换，也有时候会在整个工作过程中只需要单一的某种气体。
值得注意的是，上述两种模式都需要在倒渣或出钢时进行吹氮气操作，这时候的氮气流量不应过高。
如何控制氮气的流量是个难题，综合考虑不同时期吹氮气的需求、操作员的工作经验来选择吹氮气的位置，这样便于简化和整改流量，符合生产的要求，同时也避免资源浪费。
3.3 设置氮封系统
在工作者的反复试验情况下，对炉口的烟罩进行改造，改造成为压缩空气，然后进行密封，在这样的情况下，可减少氮气的消耗和使用。
在进行改善气流时，需要保持溜管始终处于干燥状态中。
同时，还需要将氧封与氮封连接枪位的地方进行改造，在依据炉口情况进行判断，是否运用PLC程序进行控制阀门，这样不但可以对设备起到很好的保护作用，而且也可以节约气体，进一步提高氮气使用率。
在设置氮封系统中，需要严格按照相关设立要求进行。
3.4 建立自动监控系统
为解决现场通讯总线太长的问题，可以采用先进的现场总线控制系统和相关总控制线技术，实现"集中管理，分散控制"的目的。
同时根据系统运行情况，在适当的情况下，建立自动监控系统。
在工作中，调试人员都负责着自己应负责的那部分工作，最后所需要的6个PLC程序也是由每一个单独负责一部分组合而成的。
但这一工作模式会产生一个弊端，当PLC开展信息联络时，这六个PLC程序当中的某个程序会影响到系统的整体性能，使之无法统一到一个大的项目中来，这样依赖就特别容易发生信息丢失的情况。
可以在监控站上安装所需要的软件，达到整合PLC程序目的，形成一个较大的系统，既优化了系统，也提高了管理效率。
4 结语
在多年的实践过程中，电气炼钢自动系统得到不断完善。
目前通讯网络与PLC设备的设计是非常安全和稳定的，随着自动化技术的广泛运用，相信电气炼钢自动系统也会得到更好的改进。
参考文献：
[1]吴晓峰等.PLC在莱钢转炉自动控制系统中的应用[J].冶金自动化，2010(05)：55-57.
电厂电气控制系统【2】
【摘要】随着电力行业的技术进步及分散控制系统(DCS)在电厂中的广泛应用，电气控制水平也不断提高，本文对电气现场总线控制系统(EFCS)的监控对象、特点及其配置进行了论述。
分布式电气控制系统相比一般的电气控制系统更为可靠、灵活、开放、便于维护，适合目前工业生产制造中的应用。
分析了现场总线技术在火电厂电气自动化系统中的应用，阐明了采用现场总线的通信方案并具有与DCS通信以充分交换信息的FECS技术正在成为火电厂电气自动化技术的发展趋势。
【关键词】现场总线;电气控制系统
一、引言
伴随计算机信息技术的发展，工业自动化控制系统也逐步走向数字化、网络化、智能化与现场化。
现场总线技术是一种工业数据总线，它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。
分散控制系统(DCS)因能充分体现分散控制与集中操作管理的思想，并以先进的技术、丰富的控制功能、友好的人机界面和愈来愈可靠的工作性能等优势，近年来占据了大、中型火力发电机组机炉主控的自动化领域。
对于电气系统，将其纳入DCS进行监控，有利于实现机、炉、电一体化控制而成为一种趋势。
二、基于现场总线的电气控制系统主要特点
基于现场总线的电气控制系统可从现场电气智动化水平的不断提高，对电厂的生产运行管理提出能设备获取大量丰富信息，能够更好地满足电厂自了更高的要求。
现场总线是数字化通信网络，它不单纯取代4—20mA信号，还可实现电气设备状态、故障、参数信息传送。
系统除完成远程控制，还可完成远程参数化工作。
1.电气参数变化快
电气模拟量一般为电流、电压、功率、频率等参数，数字量主要为开关状态、保护动作等信号，这些参数变化快，对计算机监控系统的采样速度要求高。
2.电气设备的智能化程度高
电气系统的发电机-变压器组保护、起动-备用变压器保护、自动同期装置、厂用电切换装置、励磁调节器等保护或自动装置均为微机型，6kV开关站保护为微机综合保护，380V开关站采用智能开关和微机型电动机控制器，所有的电气设备均实现了智能化，能方便地与各种计算机监控系统采用通信方式进行双向通信。
另外，电气设备的控制一般均为开关量控制，控制逻辑十分简单，一般无调节或其它控制要求，电气设备的控制逻辑简单。
3.电气设备的控制频度较低
除在机组起、停过程中，部分电气设备要进行一些倒闸或切换操作外，在机组正常运行时电气设备一般不需要操作。
在事故情况下，大多由继电保护或自动装置动作来切除故障或进行用电源切换。
且电气设备具有良好的可控性，这是因为电气的控制对象一般均为断路器、空气开关或接触器，其操作灵活，动作可靠，与电厂其它受控设备相比，具有良好的可控性。
4.电气设备的安装环境较好且布置相对集中
电气设备大多集中布置在电气继电器室和各电气配电设备间内，设备布置相对比较集中，且安装环境极少有水汽或粉尘的污染，为控制设备就地布置提供了有利条件。
5.开放式、互操作性、互换性、可集成性
6.系统可靠性高、可维护性好。
7.提高电厂的自动化和信息化水平、减少电厂的运行维护工作量。
8.降低了系统及工程成本。
三、电气现场总线控制系统(EFCS系统)
1.EFCS系统组成
(1)间隔层。
该层主要是为了促进各种专业化功能的智能装置的完成和完善，包括：厂用电中压6kV/10kV系统系列保护测控装置、厂用电低压4o0V系统系列智能控制器及测控装置、厂用电源快速切换装置、低压备用电源自投装置、自动准同期控制装置、小电流接地选线装置、直流接地选线装置等。
通过各种职能软件的开发促进系统的可操作性，有CPU、A/D、RAM、EEPROM、现场总线或以太网对外通信接口等。
(2)通信管理层。
这一层主要是网络和通信的安全管理，完成上述的各种智能装置、DCS系统、电气后台监控系统、发电厂其他智能设备、发电厂其他系统的通信。
主要的通信方式还是以工业以太网和现场总线，如PROFIBUS、CAN等，现代通信管理装置已经实现了不同现场总线接口标准的互联以及不同通信之间的转换。
(3)站控层。
改成包括后台监控系统计算机硬件和各种专业应用软件，硬件有服务器、工作站等。
应用软件包括SCADA(数据采集和监控)、厂用电抄表、录波分析、电动机故障诊断等各种高级软件或者基础软件，以及后台系统与发电厂其他管理系统(如MIS系统)间的通信接口软件。
2.EFCS系统方案
在EFCS系统方案中，小型电动机采用“全通信”监控方式进DCS系统，大型电动机及其他电气设备采用“通信+硬接线”监控方式。
由于EFCS系统与DCS系统进行了网络互联，实现了信息共享，避免了信息重复采集，减少了设备和电缆成本及运行维护费用。
(1)小型电动机采用全通信监控方式低压电动机中，容量不足100kW，采用塑壳断路器、低压控保装置和接触器组合的电动机回路，其保护、测量、计量由低压控保装置完成，取消电流变送器、电流表、电度表。
回路的电流、电度量、保护动作及预报信号由低压控保装置以现场总线通信方式经DCS系统中DPU通信接口上传至DCS系统。
接触器的控制指令由DCS系统中DPU通信接口经现场总线下达至低压控保装置。
其通信规约必须与热控控制系统的规约一致，一般直接挂网而不经过规约转换设备。
(2)大型电动机及其他电气设备的“通信+硬接线”监控方式这里的大型电动机是指高压电动机及低压电动机中容量超过100kW的电动机。
高压厂用电动机、高压馈线、低压厂用变压器等的保护、测量、计量由综合型保护装置完成，回路的电流、电度量、跳合闸线圈状态、保护动作及预报信号由综合型保护装置以通信方式上传至现场总线，经主控单元汇总后，一并传人相应的DCS系统中DPU通信接口。
断路器的控制指令及参与连锁所需要的位置状态经硬接线送至DCS系统的DO、DI卡件。
低压电动机、低压馈线中容量超过100kW的回路，采用智能型断路器(或采用普通断路器加配多功能测控装置)，保护、测量、计量由智能脱扣器(或多功能测控装置)完成，取消电流变送器、电流表、电度表，回路的电流、电度量、保护动作及预报信号由智能脱扣器(或多功能测控装置)以通信方式上传至现场总线，经主控单元汇总后，一并传人相应的DCS系统中DPU通信接口。
断路器的控制指令及参与连锁所需要的位置状态经硬接线送至DCS系统的DO、DI卡件。
其他电气智能设备还有发变组(含高厂变)微机保护装置、起备变微机保护装置、微机型厂用电源切换装置、微机型直流系统监控装置、微机型的柴油发电机组控制装置、微机型发电机励磁装置等。
这些装置都具备智能化电气特性如高性能、高可靠性、在线监测和自诊断功能、网络化或标准化通信接口，可直接通过现场总线接人EFCS系统的主控单元。
四、结束语
火电厂的电气自动化运用，能提高火力发电系统管理的自动化和管理水平。
自动化系统通过计算机、保护、测量、分层分布控制和通信技术，对火电厂的电力系统的运行进行保护、控制和故障处理，这无疑是一项综合性的管理系统。
充分利用电气系统联网后信息全面的优势，成功实现电气自动化的使用，完成较为复杂的电气运行管理工作。
在EFCS系统方案中，小型电动机采用“全通信”监控方式进入DCS系统，大型电动机及其他电气设备采用“通信+硬接线”监控方式。
由于EFCS系统与DCS系统进行了网络互联，实现了信息共享，避免了信息重复采集，减少了设备和电缆成本及运行维护费用，提高了电厂的自动化水平，减少了电厂的运行维护工作量，实现电厂电气量信息化和数字化。
参考文献
[1]李虞文.火电厂计算机控制技术与系统[M].北京：水利水电出版社，2003.
[2]张建.计算机测控系统设计与应用[M].北京：机械工业出版社，2004.
[3]周其节.自动控制原理[M].广州：华南理工大学出版社，1989.
天车电气控制系统改造【3】
摘 要：针对天车使用过程中，继电器-接触器控制系统的可靠性差、故障率高、维护困难、电器元件损耗大的问题进行分析，通过采用了PLC代替继电器-接触器控制，将变频器代替电动机转子串频敏电阻器的调速方式，对天车进行改造，效果显著，解决了实际问题。
关键词：天车 PLC 变频器 电动机
前言：天车是一种用来起吊、放下和搬运重物、并使重物在一定距离内水平移动的起重、搬运的设备，在生产过程中有着重要应用。
它是由大车、小车、减速机、电动机、控制系统等设备构成。
它的运转情况直接影响到正常生产，甚至涉及到工人的人身安全。
一、 天车常见问题
1、起动时电流对电网冲击大，电能浪费严重。
2、设备使用寿命缩短，安全系数较差，运行可靠性低。
3、容易造成电能的浪费。
4、起重机工作量大，切换十分频繁，触头容易烧坏。
同时因工作环境恶劣，转子回路串接的铜电阻经常烧坏、断裂。
设备故障率比较高，维修工作量比较大。
5、升降电动机有时会受力不均匀，易过载，直接造成电机损坏或者钢丝绳断裂。
6、起重机经常性的反复操作，终处于大电流工作状态，降低了电器元件和电动机的使用寿命。
7、起重机工作的协调性主要靠操作人员的熟练程度。
劳动强度大，容易疲劳和误操作。
针对以上不足，本次改造的起重机采用PLC和继电器----接触器控制，电动机调速方式采用变频调速，可实现了起重机的电气自动化控制。
二、改造方案
交流电动机的调速方式很多，综合各种性能最佳者为变频调速方式。
(一)拖动系统
1、电动机选型：
大车与小车所用电动机选用普通的笼型转子异步电动机即可， 升降用电动机，应选用变频专用的笼型转子异步电动机。
2、调速方法
目前国际上最先进的就是变频调速。
变频后转速可以分档控制，改进中对主钩电动机可采用分几段速度运行，从低到高逐步切换，这样，就能有效的防止了电动机的全矩启动。
3、制动方式
(二)采用再生制动、直流制动和电磁机械制动相结合的方法。
1)首先，通过变频器调速系统的再生制动和直流制动把运动中的大车、小车和起重机的速度迅速而准确地降到0;
2)对于起重机，常常会有重物在半空中停留一段时间，而变频调速系统虽然能使重物静止，但因设备容易受到外界因素的干扰，因此，利用电磁制动器进行机械制动仍然是必须的。
(三)变频调速系统的控制要点
天车拖动系统的控制动作包括：大车的左、右行走及速度档位;小车的前、后行走及速度档位;起重机的升、降及速度档位等。
所有这些，都可以通过程序PLC进行无触点控制。
天车控制系统中需要引起注意的是关于防止溜钩的控制。
在电磁制动器抱住之前和松开之后的瞬间，极易发生重物由停止状态下滑的现象，称为溜钩。
防止溜钩控制需要注意的是：
1)电磁制动器在通电到断电(或从断电到通电)之间是需要时间的，因此，变频器如过早地停止输出，将容易出现溜钩。
2)变频器必须避免在电磁制动器抱闸的情况下输出较高频率，以免发生“过流”而跳闸的误动作。
三.采用变频调速的优点
1.变频器调速系统的保护功能强
1)变频调速以其体积小、通用性强、动态响应快、工作频率高、保护性能完善、可靠性好、使用方便等卓越的性能而优于以往的任何调速方式;
2)使用变频器，可以进行电机的软启动，而让电机具有很快的动态响应并且实现无级调速;另外对电机的一些参数做到补偿;对电源|稳压器的缺相、欠压、过压、过流等都能做到很及时很准确的检测而自动采取应变措施保护电机;
2.工作可靠性显著提高
1)电磁铁的寿命可延长
原拖动系统是在运动的状态下进行抱闸的，采用变频调速后，可以在基本停住的状态下进行抱闸，闸皮的磨损可减小;
2)操作手柄不易损坏
原系统的操作手柄因常常受力过大，易损件。
采用变频调速后，操作手柄的受力将大大的减小，不容易损坏;
3)控制系统的故障率大为下降
原系统是由于十分复杂的接触器、继电器系统进行控制的，故障率较高。
采用了变频调速控制系统后，控制系统可大大简化，可靠性大为提高。
4)节能效果十分显著， 转子回路的采用变频调速系统后，非但外接电阻内消耗的大量电能可以完全节约，并且在起重机放下重物时，还可将重物释放的位能反馈给电源。
5)调速质量明显提高 ，并且调速平稳，能够长时间低速运行，具有很高的定位精度和运行效率。
6)可简化传动链 能进行无级调速，可省去减速箱，使传动链结构简单，设计标准化。
3.PLC的特点：
PLC按控制程序来对起重机各种工况进行协调，并决定其工作状态。
工作可靠，扫描速度快，控制灵活。
具有体积小，结构紧凑;硬件资源丰富，执行速度高;独特的抗干扰设计，数据的掉电保护功能;板件严格的三防处理，适应恶劣现场环境。
四、效果
针对原控制系统中的不足，经过改造后的变频调速控制系统具有以下几个优点：
1.变频器调速控制系统的保护功能强
2.工作可靠性显著提高，
3.节能效果十分可观
4.调速质量明显提高，具有很高的定位精度和运行效率。
5.可简化传动链，实现进行无级调速，
五、结束语
通过对天车电气控制系统的改造，解决了原设计中存在的问题，实现了安全生产和节能降耗。
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