全氢罩式退火炉控制系统.doc

[作者简介]陈开华（1957—），男，重庆人，高级工程师，主要从事冶金工业自动控制系统的设计和研发工作。
全氢罩式退火炉控制系统
陈开华
（1．重庆钢铁集团公司电子有限责任公司 重庆4000802.重钢电子公司）
[摘要]介绍全氢罩式退火炉控制系统,采用模糊控制技术设计在线退火设定模型和温度控制器，编制基于S7-300PLC的退火炉系统控制软件和监控软件，形成具有自主知识产权的退火炉控制技术。
[关键词]全氢罩式退火炉；PLC；模糊控制；脉冲控制；程序控制

AutomaticControlSystemofBell-TypeAnnealingFurnacewithPureHydrogen
ChenKaihua1,LiJianzhong2
（1.ElectronicCo.LtdSubsidiaryToChongQingIronAndSteelIndustryGroup，ChongQing400080,China;2.ChongGangElectronicCo.）
Abstract:ThisthesisintroducestheControlSystemofBellTypeAnnealingFurnacewithPureHydrogenwhichdesignsOn-lineAnnealingset-pointmodelandTemperaturecontrollerwiththetechnologyoffuzzycontrol,compilingthecontrolsoftwareandsupervisingsoftwareoftheControlSystemforAnnealingFurnacebasedonS7-300PLC.Havingbeenappliedforpatent,thistechnologyofAnnealingFurnacecontrolrightfullyenjoysintellectualproperty.
KeyWords:Bell-TypeAnnealingFurnaceofPureHydrogen;PLC;FuzzyControl;pulsecontrol;programcontrol
0引言
全氢罩式退火炉是高质量冷轧产品退火设备——将钢卷置于氢气氛围中经加热（700～850℃）、保温和冷却的热处理工艺。由于是对密闭强对流循环的全氢氛围中的钢卷进行加热，所以除了温度控制的精度要求较高外，生产过程中的安全问题特别重要，这就对控制系统及控制软件的设计提出了很高的要求。罩式退火炉由以下几大部件构成：基座、内罩、加热罩、冷却罩、供气阀架及控制系统。罩式退火炉的生产过程比较特殊，它是一种间歇式的生产方式，先将钢卷置放于基座上，盖上内罩并将内罩与基座卡紧，经过冷泄漏测试
排尽内罩的空气后，将加热罩置于内罩上，再按事先设定好的温度曲线进行加热。加热完成后，经过热泄漏测试，再用冷却罩换掉加热罩进行冷却。在整个生产过程中必须防止空气进入装料工作区，并且要保证装料工作区内的压力稳定。
项目实施前，重钢冷轧厂由国外买回的EBNER公司的旧设备1～12#全氢罩式退火炉（120t/炉）因控制计算机系统老化和大量模块损坏，且由于该PLC停产已买不到备件，一直不能投入使用。严重地制约了冷轧厂的生产，升级改造势在必行。
目前，全氢罩式退火炉工艺的研究和设备制造在全世界仅有EBNER等两家公司。国内大多数同类设备都是10年以前引进的，设备陈旧，控制精度、节能效果和新产品的研发，都已经不能满足冷轧厂的要求，故急需对该项技术进行研究开发，对旧设备进行技术改造。形成一套安全可靠、有效改善控制精度和节能效果的全氢罩式退火炉全新控制系统。
本项目由重钢集团电子公司实施,采用西门子S7-300PLC代替已淘汰的S5-115UPLC，全面改造控制柜，编制全新的基于西门子S7-300PLC的全氢罩式退火炉系统控制软件，安装调试。本系统在重庆钢铁(集团)公司的冷轧厂应用，于2006年7月30日投入生产。
1系统构成
1．1硬件构成
全氢罩式退火炉控制系统包括1个主PLC柜（1个主PLC和1个TP270）、6个炉台控制柜（2个从PLC和2个TP270/柜）、6个加热罩控制柜和12个现场控制柜，主PLC和12个从PLC之间由工业以太网连接，实现快速通信，此为控制级网络；每个从PLC上有两条Profibus-DP现场通信总线，通过Profibus-DP1连接一个TP270就地操作面板，通过Profibus-DP2远程连接到炉台ET200I/O箱和加热罩ET200I/O箱，实现现场信号采集和控制信号输出，此为现场级网络。
主PLC系统：公用设施PLC。主PLC和炉台从PLC之间有应答联络和优先级排队，以管理和控制液压站、排放线1（空气）和排放线2