莱钢120吨转炉循环水计算机控制系统
1 引言
转炉炼钢从小转炉发展到100t以上转炉，循环水的用量明显增加，大容量转炉采用了炼钢新工艺、新技术，这些新技术需要高性能、高可靠性、体积小、价格低、具有强大的运算功能、易于实现复杂控制功能等优点的计算机控制系统来实现，生产线采用计算机控制后可以大幅度提高产品的产量、质量，提高设备使用寿命，节约能源，降低工人劳动强度，改善操作环境。
2 系统组成
2． 1 转炉循环水工艺概述
莱钢1#120吨转炉生产线设计能力为120万吨/年，其自动化控制水平的高低直接影响产品的质量。实现转炉循环水智能自动控制，对降低能耗，有效节约水资源，减轻工人的劳动强度具有重要作用。
莱钢大型H型钢生产线转炉公用水泵房系统主要包括2×100t转炉循环冷却供排水及处理设施、连铸机间接冷却供排水及处理设施（不包含连铸浊环水及安全供水）、转炉烟气净化除尘污水污泥处理设施，设计生产总用水量10987m3/h,其中转炉净环水量2042m3/h，浊环水量1406m3/h，连铸软环水量2970m3/h，净环水量4250m3/h，各循环水系统生产新水补充量234 m3/h，软水补充量85 m3/h。生活水量5 m3/h，生产排水量40 m3/h。生产水循环利用率97.63%。
每个水井设有3台给水泵供水，两用一备，正常两台给水泵供水运行，当水位降到低水位或运行水泵故障时，自动启动一台备用给水泵，当水位到达高水位时，停止备用水泵；单击手动启停给水泵时，通过画面点击启泵、停泵按钮或现场按启泵、停泵按钮，实现给水泵的启动/停止控制。
2．2 系统组成：
系统硬件配置采用SIEMENS公司的WinCC/S7-400控制系统。该控制系统是建立在S7-400控制器、Pentium Ⅳ工控机平台之上的开放式系统；S7-400是模块化大型PLC系统，采用标准的以太网通讯，每个控制器可以控制64个回路，最大可处理131072个I/O点，其中模拟量I/O点数为8192个，逻辑扫描速率为1.25MB/s。DELL工控机采用主频为2.5GHz的pentiumⅣCPU，512MB SDRAM 内存，80GB UltraSCSI 接口硬盘。 S7-400控制器和DELL工控机采用以太环网，通讯速率为100Mbps，使用单模光纤连接。
转炉循环水系统硬件配置如下：
3 主要控制功能
3．1吸水井逻辑控制
循环水控制9个吸水井、1个配水井、2个集水坑、1个软水补水箱、1个软水集水池等水容器的进、出水循环泵，每个吸水井有3个给水泵供水。另有4个循环泵为异型坯结晶器供水，3个循环泵为中板坯结晶器供水。实现整个转炉区域、连铸区域的循环水供应。循环水泵电机控制原理相同，仅以1#吸水井为例介绍。
1#吸水井有铸机回水上水塔水泵电机4－1、铸机回水上水塔水泵电机4－2、铸机回水上水塔水泵电机4－3共有三台水泵。
操作模式为机旁操作、集中操作。
机旁操作:操作员在现场操作箱上直接进行操作，通过启动、停止按钮实现单个电机的启动运行、停止。
集中操作:通过上位机监控画面进行操作,又分为手动和自动两种模式。
手动方式： 操作员通过监控画面操作相应水泵，当水泵投用时，操作员可在画面上启停该水泵。当水泵备用时，水泵不能通过画面启停。
自动方式： 两台工作泵4-1和4-2同时运行,当工作泵发生故障时,备用泵4-3自动投入运行,同时将故障信号送入操作室。吸水井达到最低水位时(-3.8m)水泵自动停泵,并发出报警信号。
#1吸水井实现液位LT101高、低液位报警，铸机设备冷却回水上塔温度TE101、铸机设备冷却回水上塔流量FT101显示。
3．2过程控制和监控
实现了重要水流量、液位、温度的过程单回路控制，使控制参数稳定在生产要求的控制范围内。
PID控制示意图
使用监控画面实现对循环水系统运行状态进行监视，强制动作，及动态画面显示，趋势画面显示，报警/历史记录等功能。
4 结语
系统自2004年6月投入在线运行以来，取得良好的控制效果：参数控制精度在99%以上，全自动运行率在95%以上，有效的节约了电能和水资源，减少了环境污染，保护了环境。具有较好的经济效益和推广价值。
转炉炼钢从小转炉发展到100t以上转炉，循环水的用量明显增加，大容量转炉采用了炼钢新工艺、新技术，这些新技术需要高性能、高可靠性、体积小、价格低、具有强大的运算功能、易于实现复杂控制功能等优点的计算机控制系统来实现，生产线采用计算机控制后可以大幅度提高产品的产量、质量，提高设备使用寿命，节约能源，降低工人劳动强度，改善操作环境。
2 系统组成
2． 1 转炉循环水工艺概述
莱钢1#120吨转炉生产线设计能力为120万吨/年，其自动化控制水平的高低直接影响产品的质量。实现转炉循环水智能自动控制，对降低能耗，有效节约水资源，减轻工人的劳动强度具有重要作用。
莱钢大型H型钢生产线转炉公用水泵房系统主要包括2×100t转炉循环冷却供排水及处理设施、连铸机间接冷却供排水及处理设施（不包含连铸浊环水及安全供水）、转炉烟气净化除尘污水污泥处理设施，设计生产总用水量10987m3/h,其中转炉净环水量2042m3/h，浊环水量1406m3/h，连铸软环水量2970m3/h，净环水量4250m3/h，各循环水系统生产新水补充量234 m3/h，软水补充量85 m3/h。生活水量5 m3/h，生产排水量40 m3/h。生产水循环利用率97.63%。
每个水井设有3台给水泵供水，两用一备，正常两台给水泵供水运行，当水位降到低水位或运行水泵故障时，自动启动一台备用给水泵，当水位到达高水位时，停止备用水泵；单击手动启停给水泵时，通过画面点击启泵、停泵按钮或现场按启泵、停泵按钮，实现给水泵的启动/停止控制。
2．2 系统组成：
系统硬件配置采用SIEMENS公司的WinCC/S7-400控制系统。该控制系统是建立在S7-400控制器、Pentium Ⅳ工控机平台之上的开放式系统；S7-400是模块化大型PLC系统，采用标准的以太网通讯，每个控制器可以控制64个回路，最大可处理131072个I/O点，其中模拟量I/O点数为8192个，逻辑扫描速率为1.25MB/s。DELL工控机采用主频为2.5GHz的pentiumⅣCPU，512MB SDRAM 内存，80GB UltraSCSI 接口硬盘。 S7-400控制器和DELL工控机采用以太环网，通讯速率为100Mbps，使用单模光纤连接。
转炉循环水系统硬件配置如下：
3 主要控制功能
3．1吸水井逻辑控制
循环水控制9个吸水井、1个配水井、2个集水坑、1个软水补水箱、1个软水集水池等水容器的进、出水循环泵，每个吸水井有3个给水泵供水。另有4个循环泵为异型坯结晶器供水，3个循环泵为中板坯结晶器供水。实现整个转炉区域、连铸区域的循环水供应。循环水泵电机控制原理相同，仅以1#吸水井为例介绍。
1#吸水井有铸机回水上水塔水泵电机4－1、铸机回水上水塔水泵电机4－2、铸机回水上水塔水泵电机4－3共有三台水泵。
操作模式为机旁操作、集中操作。
机旁操作:操作员在现场操作箱上直接进行操作，通过启动、停止按钮实现单个电机的启动运行、停止。
集中操作:通过上位机监控画面进行操作,又分为手动和自动两种模式。
手动方式： 操作员通过监控画面操作相应水泵，当水泵投用时，操作员可在画面上启停该水泵。当水泵备用时，水泵不能通过画面启停。
自动方式： 两台工作泵4-1和4-2同时运行,当工作泵发生故障时,备用泵4-3自动投入运行,同时将故障信号送入操作室。吸水井达到最低水位时(-3.8m)水泵自动停泵,并发出报警信号。
#1吸水井实现液位LT101高、低液位报警，铸机设备冷却回水上塔温度TE101、铸机设备冷却回水上塔流量FT101显示。
3．2过程控制和监控
实现了重要水流量、液位、温度的过程单回路控制，使控制参数稳定在生产要求的控制范围内。
PID控制示意图
使用监控画面实现对循环水系统运行状态进行监视，强制动作，及动态画面显示，趋势画面显示，报警/历史记录等功能。
4 结语
系统自2004年6月投入在线运行以来，取得良好的控制效果：参数控制精度在99%以上，全自动运行率在95%以上，有效的节约了电能和水资源，减少了环境污染，保护了环境。具有较好的经济效益和推广价值。
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