摘要：針對煉鋼二文喉口控制系統的改造及優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行了論述。
河北鋼鐵集團中厚板煉鋼轉爐二文喉口的控制系統采用上位機畫(huà)面操作，通過(guò)控制下位機 PLC，從而控制現場(chǎng)設備的模式，主要工作原理是利用上位機畫(huà)面操作控制現場(chǎng)重陀的上升、下降來(lái)改變喉口開(kāi)度，控制氣流的速度，從而更有利于灰塵的沉降，發(fā)揮更好的凈化效果，同時(shí)可以使煤氣流穩定輸出，防止爆炸性大氣流。
1 二文喉口控制系統改造前的控
制過(guò)程和存在的問(wèn)題
1.1 原系統控制過(guò)程
原控制系統所用的設備包括：西門(mén)子 400PLC、鐳目控制驅動(dòng)器、變頻器、變頻電機?？刂圃硎牵何鏖T(mén)子 400PLC 通過(guò) Profbus-DP線(xiàn)與鐳目控制驅動(dòng)器連接，通過(guò)編程控制鐳目控制驅動(dòng)器，鐳目驅動(dòng)器控制變頻器，從而控制電機來(lái)調節重陀的上升、下降。西門(mén)子 400PLC:運行速度高、內存與存儲容量大、I/O 擴展功能強、有*強的通信能力，而且體積小、配置靈活。
鐳目驅動(dòng)器:為一高度集成化模塊，功能強大、技術(shù)先進(jìn)。變頻器：型號為 ABB-ACS550 主要用于控制和調節三相交流異步電機的速度，其具有性能穩定、組合功能豐富、低速高轉矩輸出、良好的動(dòng)態(tài)特性及超強的過(guò)載能力。
變頻電機：使用 YEJ100L-6，YEJ 系列制動(dòng)電動(dòng)機是全封閉自扇冷式鼠籠型具有附加圓盤(pán)型直流制動(dòng)器的三相異步電動(dòng)機，它具有制動(dòng)迅速、結構簡(jiǎn)單、可靠性高、通用性強等優(yōu)點(diǎn)。適用于一切要求快速停止、準確定位、往復運轉的各種機械。
1.2 控制系統存在的缺點(diǎn)
鐳目控制驅動(dòng)器在二文喉口控制系統使用中存在一定的缺點(diǎn)：由于二文喉口控制現場(chǎng)環(huán)境惡劣，夏天溫度高、粉塵大，而驅動(dòng)器屬于高精密設備，對環(huán)境要求高，所以造成驅動(dòng)器經(jīng)常性故障，如重陀的實(shí)際位置與反饋位置誤差很大、驅動(dòng)器內部元器件的損壞、系統抗干擾能力弱等。鐳目驅動(dòng)器設備復雜且不易維護，程序控制繁瑣，尤其是更換價(jià)格昂貴、維修周期長(cháng)，對二文喉口控制及煤氣回收影響大。
由此可見(jiàn)二文喉口原控制系統的鐳目控制驅動(dòng)器是造成故障頻發(fā)、維修周期長(cháng)、維修成本高的主要原因。
2 對二文喉口控制系統部分的改造
鑒于以上存在的問(wèn)題，因鐳目控制驅動(dòng)器維修及更換價(jià)格高、維護周期長(cháng)，為節約成本，縮短維護周期，對二文喉口控制系統采用其他方案進(jìn)行控制。因為二文喉口控制系統是對重陀的上升、下降進(jìn)行調節來(lái)控制二文喉口的開(kāi)度，控制煙氣流量、喉口壓差，從而使除塵效果更為有效?？芍暮砜诳刂坪?jiǎn)單?，F制定方案如下：將原系統的鐳目控制驅動(dòng)器部分去除，直接利用 PLC 控制變頻器，其他控制系統不變，增加一套重陀位置檢測反饋系統。通過(guò)從新編程控制變頻電機調整二文喉口重陀位置。
重陀位置檢測反饋系統：采用改裝后的不銹鋼磁翻板液位計。磁浮子液位計型號：9SHL-41500/SC，其原理是：當被測容器中的液位升降時(shí)，液位計本體管中的磁性浮子也隨之升降，浮子內的永久磁鐵通過(guò)磁耦合傳遞到磁翻柱指示器，驅動(dòng)紅、白翻柱翻轉 180°，當液位上升時(shí)翻柱由白色轉變?yōu)榧t色，當液位下降時(shí)翻柱由紅色轉變?yōu)榘咨?，指示器的紅白交界處為容器內部液位的實(shí)際高度，從而實(shí)現液位清晰的指示。
為滿(mǎn)足對二文喉口系統控制要求，經(jīng)過(guò)技術(shù)分析和深入研究，現將不銹鋼磁翻板液位計的內部浮子舍棄，加裝一外部永久磁鐵，用外部永久磁鐵代替浮子內的永久磁鐵，外部永久磁鐵固定在重陀尾端，并使外部永久磁鐵緊靠不銹鋼磁翻板液位計，當外部永久磁鐵隨著(zhù)重陀上下變化時(shí)，在磁耦合的作用下磁性色塊（磁翻板）隨之翻轉；并使磁性液位開(kāi)關(guān)在對應液位點(diǎn)動(dòng)作；同時(shí)液位傳感器在外部磁鐵的作用下，輸出標準的變化電阻信號，再經(jīng)過(guò)變送器把電阻信號轉換成4~20mA 電流信號，輸出到 400PLC，從而精準的控制重陀位置。

從圖 1 中可以看到改造后的系統采用帶負反饋的閉環(huán)控制原理，通過(guò)反饋系統使系統的精確度提高,響應時(shí)間縮短。當受控客體受干擾的影響，其實(shí)際狀態(tài)與期望狀態(tài)出現偏差時(shí)，控制主體將根據這種偏差發(fā)出新的指令，以糾正偏差，抵消干擾的作用。
3 二文喉口自動(dòng)控制過(guò)程
在上位機畫(huà)面基礎下，添加集中、機旁控制，控制方式包括手動(dòng)、自動(dòng)。
3.1 手動(dòng)控制：在上位機畫(huà)面上點(diǎn)擊上升或下降按鈕控制重陀上升或下降，從而調節二文喉口的開(kāi)度，為防止誤操作損壞設備，在現場(chǎng)裝備有上、下限位。
3.2 自動(dòng)控制：畫(huà)面選擇自動(dòng)控制時(shí)，自動(dòng)控制系統采用 PI 調節，在畫(huà)面上輸入重陀預期位置后，重陀自動(dòng)調節，*先 PLC 計算通過(guò)不銹鋼磁翻板液位計反饋的變量與設定值的偏差，進(jìn)而發(fā)出相應指令，當偏差大于二文喉口系統的允許誤差時(shí)，PLC 發(fā)出指令給變頻器，變頻器控制變頻電機向設定值方向調整重陀位置；當重陀實(shí)際位置與設定位置的偏差小于允許的誤差時(shí)，PLC 發(fā)出停止指令給變頻器，重陀調節自動(dòng)停止。在二文喉口閉環(huán)控制系統里，即使有外界的干擾，也能通過(guò)閉環(huán)控制的調節保持原來(lái)的狀態(tài)。實(shí)施閉環(huán)控制的抗干擾能力來(lái)自于負反饋作用。因為在組織形式上增設了一個(gè)反饋機構，能把造成偏離目標的原因以及一貫干擾的因素及時(shí)地反饋給控制器，**修正目標。
在閉環(huán)負反饋控制中，由于控制主體能根據反饋信息發(fā)現和糾正受控客體運行的偏差，所以有較強的抗干擾能力，能進(jìn)行有效的控制，從而保證預定目標的實(shí)現。
結束語(yǔ)
二文喉口系統改造后，運行穩定可靠、控制精度高、抗干擾能力強、響應時(shí)間快，故障率大大的降低，維護簡(jiǎn)單方便。利用簡(jiǎn)單設備代替高集中、高智能、高價(jià)格設備控制現場(chǎng)設備，在控制可靠穩定的同時(shí)，大大節約的維護時(shí)間和價(jià)格成本。