迁钢副枪功能介绍

迁钢210吨转炉副枪系统

功能介绍及使用说明

1、控制柜说明

1.1 副枪电气、仪表和计算机设备

电气和过程控制柜的大部分都安装在电气室中，应确保有足够的空间。电气室的温度范围为4-40℃。

两套付枪电控系统设备供货范围：配电柜2面、直流驱动盘2面、变频驱动盘2面、PLC柜2面、现场操作箱6个，HMI台式操作站2台、S7编程软件2套，SIEMENS以太网交换机1台。

1.1.1 配电控制盘包括：

●付枪系统供电

●APC加热器

●端子、电缆槽、配线

●盘内低压电器采用施耐德产品

1.1.2 副枪驱动盘包括：

●变频旋转驱动系统（与SIEMENS 7.5KWAC马达匹配的变频器。配套

RF/EMC过滤，抱闸）

●翻转臂驱动系统

●端子、电缆槽、配线

●盘内低压电器采用施耐德产品

1.1.3 副枪提升驱动盘

直流提升驱动系统包括：

●直流传动控制（与马达HP100，460VDC，182A，励磁230VDC，SHUT

方式，Max safe speed 2300相匹配的SIEMENS直流传动装置）

●事故提枪切换控制

●端子、电缆槽、配线

●盘内低压电器采用施耐德产品

1.1.4 PLC控制盘包括：

●Siemens S7-400技术，带电源模块1块，CPU模块1块和主/扩展

机架各1个，DC24V数字输入/输出模块各6块，模拟量输入/输出各

1块，以太网模块1块。PLC通过CPU的DP口与DIRC实现Profibus

网络通讯，PLC与HMI通过以太网实现网络通讯。（副枪高度、旋转

角度计数用DC24V高速计数模块两块——各4通道，实现计数功能）

●所需中间继电器、端子、电缆槽、配线

●盘内低压电器采用施耐德产品

1.1.5 HMI系统包括：SIEMENS WinCC V6.0授权软件2套。

研华PⅣ1.8 G/256MB/40GHD/17寸液晶显示器工业控制计算机2套。1.1.6 S7编程软件2套。PC机将为基本设计时最新式电脑。

1.1.7 现场操作箱，下列每个位置有一个现场操作箱：

●A：安装在HMI附近的操作台面上

●B：探头自动安装装置区域

●C：旋转平台

●D：冷却水阀旁

●E：安装在转炉操作平台炉前或炉后操作台上

这些操作箱内部接线，并接到端子排上作为外部电缆的连接口。防护等

级为IP54

2、系统功能介绍

2.1 设备系统概述：

在冶炼过程中，使用副枪可在不中断吹炼或不倒炉的状态下，去获得转炉熔池的各种所需要的信息，例如：温度、碳含量、氧含量、熔池高度及熔池内液体的各种化学成分。这样便可以借助转炉计算机对吹炼所需要的氧量和冷却剂的添加量进行反复计算，调整系统的各种参数，以命中碳、温度的目标值，避免后吹。

副枪主要完成三个主要动作：副枪的升降、副枪的旋转、探头的自动装卸。

2.2 副枪设备主要由下面几个部分组成：

2.2.1 副枪升降系统

副枪的升降是由一台直流电动机驱动相应的机械设备来完成的，直流电动机是由SIEMENS 6RA70可控硅调速装置采用逻辑无环流技术实现传动控制。位置控制是由PLC高速计数模块以及过程外围设备共同来完成的。

2.2.2 副枪旋转系统

副枪的旋转是由一台SIEMENS 6ES70 VVVF变频装置供电的交流鼠笼式电动机驱动相应的机械设备来完成的。位置控制同副枪升降一样，由PLC高速计数模块以及过程外围设备共同来完成。

副枪旋转的目的主要是在副枪完成测量后由测量位置旋转到副枪连接/脱卸探头位置或在修炉时可将副枪移开，有效的利用了空间。

2.2.3 探头自动装卸系统：

探头自动装卸系统主要完成两个任务：

第一是从探头储存箱内取出探头，并将其安装在副枪上。

第二是当副枪测量完毕后，脱卸掉副枪上测过后的探头。

该系统主要由下列五部分组成：

a. 探头储存箱：五个弹仓，每个弹仓可装20支探头，共计可存20×5=100支不同类型的探头。

b. 探头供应装置：某选中了弹仓喂下一支探头掉到运输链上，由气缸控制。

c. 探头运输装置：将运输链条上的探头运送到探头摆动臂上，由气动马达控制相应的机械设备实现。

d. 探头摆动臂检测到探头信号，夹紧探头，合拢导向锥，垂直竖起，进行探头连接一系列动作。摆动臂摆到垂直位置或摆动到水平位置由一台额定功率的为2.2KW的交流鼠笼式电动机驱动相应的机械设备来完成。

上述五部分动作全部由PLC及相应的软件实现了全自动。

2.2.4 操作台安装位置：副枪系统能通过设置在不同位置的操作台控制。该系

统共设四个操作台如下：

A操作台：设在转炉主操作室内靠近副枪HMI操作站旁。

B操作盘：设在探头自动装卸系统机旁

C操作盘：设在副枪卷扬旋转平台上

D操作盘：设在转炉操作平台炉后操作台，使付枪枪头能降到转炉操作平台，以便检查和维护。

E操作盘：设在冷却水阀门仪表旁（阀站平台）。

上述操作台不允许两个盘同时操作。若某一盘要求操作时，必须将本盘选择开关旋到请求操作位置，并经过转炉中央操作室HMI站同意后，方可以操作。2.4 操作方式：

2.4.1 副枪系统有四种操作方式：

——事故（备用电源操作）方式；

——就地方式；

——手动方式；

——自动方式；

2.4.1.1事故方式：

事故状态下的操作是在A盘上完成的，这时利用备用蓄电池电源用点动方式将副枪从转炉中提升到适当的位置。

2.4.1.2就地操作方式：

B、C两操作台均设有就地控制方式，这种操作不受设备联锁控制，可单独分部执行付枪的各动作。该方式只在正常操作不能进行时或检查维修时使用。2.4.1.3手动方式：

手动操作主要在B台上进行，但某些特定的操作在C、D台上也可进行。手动操作受某些联锁的限制，以防止误操作。

2.4.1.4自动方式：

副枪操作划分成三个主自动工作周期和二个辅助工作周期。它们在程序控制下，自动完成各自一系列的操作。HMI操作站、A台、B台可启动五种自动周期，C台、D台可启动复位周期及2个辅助周期。

副枪操作的三个主工作周期：

——联接周期：将探头与副枪连接好

——测量周期：进行一次测量

——复位周期：副枪复位一次，回到可以联接探头的起始位置副枪操作的二个辅助工作周期（主要用于维护）

——转到测量位置

——转动到维护/联接位置

2.5 操作功能：

2.5.1 A操作台：

A操作台安装在转炉中央操作室，该盘由操作员对副枪进行全面控制。在操作台上还安装有HMI操作站，HMI操作站上有关副枪的各种画面均可由操作员用鼠标或键盘进行选择和对设备进行画面操作。主画面上显示各种测量数据，提供各种操作选择和输入各设定值。HMI操作站除主画面外还提供有测量条件、报警、历史记录、仪表测试、冷却水氮气等子画面。

A台上可以实现两种操作：

——副枪事故提升

——正常状态下，启动5种工作周期

HMI主画面提供如下操作和数据显示：

——操作模式的选择

——操作台的选择

——探头类型选择

——副枪插入深度的设定

——各工作周期的启动与停止

——测定结果显示（熔池温度、结晶温度、氧含量、插入深度计算值）

——供给副枪系统的冷却水、氮气量的控制及显示

在A台上设有事故提升按钮，当事故提枪时，其他的一切动作将被中止。

当供电电源发生停电事故时，操作员将A台副枪操作方式选择开关转为事故提升模式，将电动机的的励磁回路接到220VDC备用蓄电池，此时，操作人员可操作A台上事故提升按钮以点动方式低速（电枢回路接入110VDC）提升到上极限停止。

传动控制柜面设计有一套直流装置的手动操作方式（该方式不受PLC控制），便于装置调试或设备人员检修、维护时使用。

2.5.2 B操作台：

该台安装在探头自动装卸装置的平台上，用于该装置的维护和检查以及更换

副枪枪体内补偿电缆、把持器、联接件。

该台设置数码显示器通过按钮数据信息+或-来实现显示各种数据：——熔池温度

——结晶温度

——氧活度

——插入深度

——副枪设定高度

——副枪实际高度

——副枪升降速度

——旋转角度编码器脉冲数（不同脉冲数对应不同的旋转角度）

——副枪旋转角度

2.5.3 C操作盘：

该盘设在副枪的卷扬旋转平台上，用于副枪升降及旋转装置的维护和检查以及更换。该盘被选中后，付枪执行执行手动方式下的各种动作。若将此盘上“手动/就地”方式选择开关。若将此盘上“手动/就地”方式选择开关置“就地”方式，可用最小提升速度提升副枪超过上极限，供更换副枪枪体使用。

2.5.4 D操作盘：

设在转炉操作平台炉后操作台，可执行5种动作周期。使付枪枪头能降到转炉操作平台，以便检查和维护。

2.5.5 E操作盘：

冷却水阀门仪表旁，用于检查和维护水阀和仪表等。

2.6 手动操作：

手动操作只允许一个操作台处于工作状态，但在下面两种情况时手动操作不能进行。事故停止按钮能起作用

3、HMI使用说明

3.1 系统使用说明

本系统监控画面采用西门子WinCC软件设计。请在1280×1024分辨率下运行该程序以达到最佳观看效果。

打开计算机，系统会自动启动并运行到监控画面，右上方有五个按钮“主画面”、“仪表画面”、“状态连锁”、“故障报警”、“系统网络”，点击相应按钮分别可以进入到相应的画面中去；点击右上角的离开图标可以退出该系统。

3.1.1 主画面（图1）

主画面显示系统的工艺过程、现场设备状态等。例如副枪枪体的位置和高度、偶头的位置、夹持器动作、导向锥动作等等均可以在画面上显示出来。

主画面的右半部分是各操作按钮和返回状态，以及现场数据实时显示。如操作模式的选择有上位机、自动、手动三种方式，按照操作规程当需要选择某种方式时，用鼠标单击选择确定即可。一般绿色表示已选择该按钮操作，灰色表示未选择。

其中主画面中存储室选择部分（见图2）。5个存储室分别对应5个操作环节，左边是选择存储室按钮，右边是偶头选择按钮。当点击右边某个按钮要选择一种类型的偶头时将弹出一个选择框（见图3），里面有五种类型的偶头可供选择，当前只提供TSC偶头、TSO偶头、T偶头。这样就可以为某个存储室设置相应的偶头类型了。

（图1）

（图2）（图3）

3.1.2 仪表画面（图4）

仪表画面主要显示枪体冷却水进水，出水、密封帽冷却水出水以及氮气供给线路上的各种仪表数据，如现场的各种温度、流量、张力值等，这些数据均为实时显示。

（图4）

3.1.3 状态连锁（图5）

状态连锁主要是连接周期、测量周期、周期复位的各种运行条件及运行状态的显示，指示灯为绿色表示条件或状态成立，为红色表示不成立或不正常。

（图5）

3.1.4 故障报警（图6）

系统运行中或多或少会出现故障，我们将各种能采集的故障综合起来列为一副画面，为的是在生产过程中能随时查看故障报警，以便更快的处理故障。为了更方便的查询故障，我们将故障进行了分类。画面左边是类似Windows系统的树型结构，选中哪种分类，对应的分类故障即在右边显示出来。指示灯灰色表示无报警，红色闪烁表示该项故障报警。图6是以连接周期故障分类为例。

（图6）

3.1.5 系统网络（图7）

本系统采用了两种网络形式进行数据传输。一种是PLC与上位机之间通过交换机进行以太网数据传输；一种是PLC通过DP网读取直流调速装置、交流变频调速器及HFDAS的数据。该画面可以实时监控网络的通断状态，线路为绿色表示连通，红色表示断开。

（图7）

3.2 注意事项

一般正常的情况下，计算机是实时工作的，请岗位操作人员不要随意关机，必要时（如检修时段）也可联系计算机维护人员进行操作。

因本系统上位机实时监控画面是直接对现场设备进行控制的，所以请您在操作时一定要谨慎小心，特别是对某些重要的设备，启动前要仔细检查并确认各项条件是否具备，以减少误操作的可能性。

为了能实现自动控制，要保证计算机系统运行正常。请不要随意使用软驱或光驱安装任何其他软件，以免传播病毒影响系统，导致计算机死机而不能控制现场设备。

3.3 计算机的维护

引起微机系统故障的原因很多，一般可归纳为：电源性故障（如电压过高、过低、电源冲击、干扰等），电磁性故障（如外界电磁场干扰影响），温度过高过低，灰尘过多，腐蚀作用，带电维护，日常维护使用不当以及计算机病毒所导致

的故障。

所以微机系统日常运行时要注意使环境保持清洁卫生，避免产生灰尘，禁止吸烟，定期对机箱内外进行除尘（机箱内用吸尘器，机箱外用稍湿的软布）。在打开机箱更换部件或进行除尘时，请注意采取静电防护措施，以避免人体产生的大量的静电击穿电路板。不允许带电插拔各种电源、接口。保持室内温度恒定。

武汉钢实硅钢机电总厂自控设备厂

2005年9月17日