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摘要：为了和现代化炼钢技术与时俱进，新钢公司在第二炼钢厂RH炉中投入了相当大的心血和期望，在自动化设备选型上采用了稳定性好，故障率低，效率高的西门子系列，为新钢生产特种钢打下了扎实基础。
关键词：RH炉；西门子；PLC；变频器
引言
新余鋼铁集团有限公司第二炼钢厂，是新钢公司近年来为了做大做强所兴建的210T大型炼钢厂。其配备的RH真空精炼炉更是凝聚了各种先进的自动化技术。RH炉是第二炼钢厂钢水二次精炼的核心体系之一，该系统为二钢厂生产出优质钢水提供了有力保障。
RH炉所使用的自动控制系统基本都是西门子系列产品。PLC选用的是S7400系列，变频器使用了6SE70系列和G120系列。西门子产品拥有抗干扰能力强，简单耐用，维护率低，和DP通讯效果特别好等多方面优势，为RH炉设备的稳定运行和二钢厂的生产顺利起到了不可估量的作用。
1 RH炉设备及工艺简介
RH精炼全称为RH真空循环脱气精炼法。于1959年由德国人发明，其中RH为当时德国采用RH精炼技术的两个厂家的第一个字母。主体设备由真空室与抽气装置组成。真空室下部有吸取钢水的上升管和排出钢水的下降管。脱气处理时，首先将两根管插入钢包内钢水液面以下。在上升管内同时吹入氩气，因钢水内充满氩气泡密度减少，钢水向上流动进人真空室，气体排出后钢水密度增大而从下降管返回钢包中。如此连续反复循环，使钢水在真空室内脱气，如图1所示。
转炉出钢水后，行车将装有钢水的钢包运至RH钢包车上，然后钢包车开至RH处理位置，通过钢包车下面地坑内的液压顶升装置将钢包和钢包车一起顶升至处理位置后，开泵抽真空进行真空精炼处理。RH炉处理站设有合金、冷却废钢及铝、碳等加料系统，计算机根据钢水氧含量、温度、成分以及目标值进行计算，并将计算值设定给基础自动化系统，操作人员根据参数进行合金微调、钢水温度及碳含量调整。处理完毕停泵，测温取样，钢水包车下降，投入保温剂及喂丝处理。再将处理好的钢水开回钢水接收跨，钢包吊运到连铸钢包回转台进行浇铸。
2 PLC控制系统
2.1 PLC简介
PLC即可编程逻辑控制器，是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。RH炉中所使用的PLC就是由西门子公司生产的S7-400系列。
2.2 RH炉PLC网络拓扑图
新钢公司第二炼钢厂的RH炉，是一个双工位精炼炉。如果要说RH炉是个小型转炉，那一点都不为过，整个RH炉体系中，有合金下料系统，蒸汽系统（即真空系统），顶枪和烘烤枪系统，液压顶升系统，钢包车等。根据RH炉系统的复杂多样性，RH炉划分了三个独立的PLC系统来控制不同的设备，而各PLC之间的数据通讯和HMI操作电脑的使用，则由交换机和以太网来实现的。
2.3 RH炉控制系统简介
根据图2所示，RH炉PLC控制分类，共分为合金下料系统，顶枪系统，本体系统三个部分。
2.3.1 合金下料系统
合金下料PLC，主要完成对RH炉加料系统的控制。精炼钢水所需要的合金由外界运来后，先用行车吊到高位料仓处分类，当需要使用时，启动高位料仓底部的振动电机将合金振到下方平台的称量斗中进行称重。当称重完成后，启动称量斗底部的振动电机，将合金振到下方平台的垂直皮带上，经过垂直皮带机运送，将合金送到RH炉塔楼最顶层的水平皮带上，再由水平皮带将合金送到横移皮带。经过横移皮带选择工位后，再将合金送到下层的密封料斗内再次称量备用，最后通过密封管路，将合金送入钢水，完成整个合金加料过程。
此外，液压系统的控制也附带包含在本PLC当中。
2.3.2 顶枪系统
顶枪系统主要完成对双工位RH炉的2把顶枪和3把烘烤枪的控制。精炼钢水时，顶枪要在真空槽内不断的辅助加热，以防钢水冷却后结块，导致整个RH炉系统瘫痪。顶枪内部需要通入焦炉煤气和氧气用于吹炼，并且还需要通入循环冷却水用于保护枪体不因过热而损坏。在吹炼过程中，顶枪的升降是需要严格控制的，高度由操作工在HMI操作电脑中设定后自动升降。当检修或者更换顶枪时，在现场操作台上手动控制其升降。
2.3.3 本体系统
本体系统主要包含真空系统，RH炉抽真空的原理，即是使用蒸汽冷凝后气压下降达到真空室内气压低于大气压的目的，因此，本体系统就是完成对蒸汽的输入，冷凝，和排出等工序的控制。通过控制各级真空泵和真空切断阀，实现整个降压过程。
3 变频器
3.1 变频器简介
变频器是将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机
变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。
3.2 变频器在RH炉中的应用
变频器通过profibus DP网络与PLC联通，达到直接在HMI电脑上控制的目的。
6SE70系列变频器在RH炉中的应用主要有：1、钢包车的行走。钢包车往往都需要承载数十吨重的钢水走行，因此每部钢包车配备了2台变频器和4台行走电机，每台变频器控制着2台电机的运行。2、顶枪的升降。RH炉2个工位共2把顶枪，每把顶枪均由独立的变频器来完成控制。3、振动料仓的控制。RH炉一共20个料仓，每个料仓都配备了一个独立的变频器。除此之外，还有3台称量斗和4台密封斗，均配备独立的变频器控制。
G120系列变频器主要用在RH炉热水井回水泵上。热水井3台回水泵电机功率为220KW，一台电机对应一台变频器。如果使用一般的软启动器带动电机，一旦频繁启停，就会对软启造成很大的损伤。因此，这里使用G120大型变频器来代替软启，避免电机启动时电流过大的问题。
4 结束语
在钢铁行业现代化发展迅速的今天，拥有稳定可靠，节能高效的自动化控制系统，是提高经济效益与时俱进的当务之急。西门子系列在新钢第二炼钢厂RH炉中的应用，很好的体现了这个宗旨，对新钢的经济发展任重道远。
参考文献
[1] 西门子公司 S7-400可编程控制器系统手册[Z]； 2005
[2] SIMOVERT MASTERDRIVES 矢量控制使用大全，2004
[3] 周平 《PLC在RH炉真空处理工艺控制系统中的应用》 信息技术 2011年第2期
关键词：RH炉；西门子；PLC；变频器
引言
新余鋼铁集团有限公司第二炼钢厂，是新钢公司近年来为了做大做强所兴建的210T大型炼钢厂。其配备的RH真空精炼炉更是凝聚了各种先进的自动化技术。RH炉是第二炼钢厂钢水二次精炼的核心体系之一，该系统为二钢厂生产出优质钢水提供了有力保障。
RH炉所使用的自动控制系统基本都是西门子系列产品。PLC选用的是S7400系列，变频器使用了6SE70系列和G120系列。西门子产品拥有抗干扰能力强，简单耐用，维护率低，和DP通讯效果特别好等多方面优势，为RH炉设备的稳定运行和二钢厂的生产顺利起到了不可估量的作用。
1 RH炉设备及工艺简介
RH精炼全称为RH真空循环脱气精炼法。于1959年由德国人发明，其中RH为当时德国采用RH精炼技术的两个厂家的第一个字母。主体设备由真空室与抽气装置组成。真空室下部有吸取钢水的上升管和排出钢水的下降管。脱气处理时，首先将两根管插入钢包内钢水液面以下。在上升管内同时吹入氩气，因钢水内充满氩气泡密度减少，钢水向上流动进人真空室，气体排出后钢水密度增大而从下降管返回钢包中。如此连续反复循环，使钢水在真空室内脱气，如图1所示。
转炉出钢水后，行车将装有钢水的钢包运至RH钢包车上，然后钢包车开至RH处理位置，通过钢包车下面地坑内的液压顶升装置将钢包和钢包车一起顶升至处理位置后，开泵抽真空进行真空精炼处理。RH炉处理站设有合金、冷却废钢及铝、碳等加料系统，计算机根据钢水氧含量、温度、成分以及目标值进行计算，并将计算值设定给基础自动化系统，操作人员根据参数进行合金微调、钢水温度及碳含量调整。处理完毕停泵，测温取样，钢水包车下降，投入保温剂及喂丝处理。再将处理好的钢水开回钢水接收跨，钢包吊运到连铸钢包回转台进行浇铸。
2 PLC控制系统
2.1 PLC简介
PLC即可编程逻辑控制器，是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。RH炉中所使用的PLC就是由西门子公司生产的S7-400系列。
2.2 RH炉PLC网络拓扑图
新钢公司第二炼钢厂的RH炉，是一个双工位精炼炉。如果要说RH炉是个小型转炉，那一点都不为过，整个RH炉体系中，有合金下料系统，蒸汽系统（即真空系统），顶枪和烘烤枪系统，液压顶升系统，钢包车等。根据RH炉系统的复杂多样性，RH炉划分了三个独立的PLC系统来控制不同的设备，而各PLC之间的数据通讯和HMI操作电脑的使用，则由交换机和以太网来实现的。
2.3 RH炉控制系统简介
根据图2所示，RH炉PLC控制分类，共分为合金下料系统，顶枪系统，本体系统三个部分。
2.3.1 合金下料系统
合金下料PLC，主要完成对RH炉加料系统的控制。精炼钢水所需要的合金由外界运来后，先用行车吊到高位料仓处分类，当需要使用时，启动高位料仓底部的振动电机将合金振到下方平台的称量斗中进行称重。当称重完成后，启动称量斗底部的振动电机，将合金振到下方平台的垂直皮带上，经过垂直皮带机运送，将合金送到RH炉塔楼最顶层的水平皮带上，再由水平皮带将合金送到横移皮带。经过横移皮带选择工位后，再将合金送到下层的密封料斗内再次称量备用，最后通过密封管路，将合金送入钢水，完成整个合金加料过程。
此外，液压系统的控制也附带包含在本PLC当中。
2.3.2 顶枪系统
顶枪系统主要完成对双工位RH炉的2把顶枪和3把烘烤枪的控制。精炼钢水时，顶枪要在真空槽内不断的辅助加热，以防钢水冷却后结块，导致整个RH炉系统瘫痪。顶枪内部需要通入焦炉煤气和氧气用于吹炼，并且还需要通入循环冷却水用于保护枪体不因过热而损坏。在吹炼过程中，顶枪的升降是需要严格控制的，高度由操作工在HMI操作电脑中设定后自动升降。当检修或者更换顶枪时，在现场操作台上手动控制其升降。
2.3.3 本体系统
本体系统主要包含真空系统，RH炉抽真空的原理，即是使用蒸汽冷凝后气压下降达到真空室内气压低于大气压的目的，因此，本体系统就是完成对蒸汽的输入，冷凝，和排出等工序的控制。通过控制各级真空泵和真空切断阀，实现整个降压过程。
3 变频器
3.1 变频器简介
变频器是将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机
变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。
3.2 变频器在RH炉中的应用
变频器通过profibus DP网络与PLC联通，达到直接在HMI电脑上控制的目的。
6SE70系列变频器在RH炉中的应用主要有：1、钢包车的行走。钢包车往往都需要承载数十吨重的钢水走行，因此每部钢包车配备了2台变频器和4台行走电机，每台变频器控制着2台电机的运行。2、顶枪的升降。RH炉2个工位共2把顶枪，每把顶枪均由独立的变频器来完成控制。3、振动料仓的控制。RH炉一共20个料仓，每个料仓都配备了一个独立的变频器。除此之外，还有3台称量斗和4台密封斗，均配备独立的变频器控制。
G120系列变频器主要用在RH炉热水井回水泵上。热水井3台回水泵电机功率为220KW，一台电机对应一台变频器。如果使用一般的软启动器带动电机，一旦频繁启停，就会对软启造成很大的损伤。因此，这里使用G120大型变频器来代替软启，避免电机启动时电流过大的问题。
4 结束语
在钢铁行业现代化发展迅速的今天，拥有稳定可靠，节能高效的自动化控制系统，是提高经济效益与时俱进的当务之急。西门子系列在新钢第二炼钢厂RH炉中的应用，很好的体现了这个宗旨，对新钢的经济发展任重道远。
参考文献
[1] 西门子公司 S7-400可编程控制器系统手册[Z]； 2005
[2] SIMOVERT MASTERDRIVES 矢量控制使用大全，2004
[3] 周平 《PLC在RH炉真空处理工艺控制系统中的应用》 信息技术 2011年第2期