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RH炉EIC三电系统调试问题的解决方案研究

敖堂波1，催兆俊2

(宝钢集团上海梅山钢铁股份有限公司 炼钢厂，江苏 南京 210039)

摘 要:为提高自身的产品竞争力，作者所在公司提出新建一座RH炉，采用Rockwell公司的 ControlLogix1756-L6PLC平台作为一级自动化控制系统处理器，利用ControlNet，DeviceNet和Profibus总线实现远程PLC站、智能电机控制中心与主PLC的通信。本文简要介绍梅山钢铁股份有限公司炼钢厂新建RH炉的工艺和控制系统组成，叙述RH炉建设过程中EIC三电系统的设备调试过程。对于三电设备安装调试中遇到的问题，按照设计、设备和应用三个方面提出了解决方案以及今后项目建设中应该注意的问题。

关 键 词:RH炉;EIC三电系统;调试;设备设计

0 引言

为满足市场和公司长远发展的需要，宝钢集团梅山钢铁股份有限公司炼钢厂利用技改机会于2010年7月新建了一座150t RH炉。新RH炉采用循环脱气法工艺，使整个钢水冶金反应在砌有耐火衬的真空槽内进行［1－2］。图1所示为RH炉生产工艺流程。

1 控制系统组成

梅钢新RH炉使用了国内一流的先进设备和自动控制技术，整个 EIC(电气，仪表，计算机)三电自动控制系统的配置达到世界先进水平。一体化的控制系统采用开放式系统结构，整个系统分为两级:基础自动化级(简称L1)和过程自动化级(简称L2)。L1采用 Rockwell公司的ControlLogix1756-L6 PLC平台作为处理器，采用ControlNet通信方式与现场操作箱连接。智能电机控制中心通过DeviceNet通信方式与控制站通信。智能电动机控制中心每个回路配电流检测单元，对于液压站大于100 kW的4台主泵电动机采用软起动控制方式。钢包台车、真空槽台车、浸渍管维护台车、顶枪和高位料仓上的卸料小车等采用变频器控制。钢包台车激光测距仪、喂丝机、底吹氩控制柜、离线烘烤器等机电一体化设备采用Profibus-DP 总线与主PLC通信。监控站与控制站及 L2 计算机的网络采用EtherNet通信方式连接，监控站利用通用的工业PC机，实现数据采集、设备监控与生产管理［3］。RH炉控制系统的网络结构如图2所示。

该控制系统主要实现钢包走行、钢包升降、槽台车走行、真空、合金称量、合金上料、合金投入、环流、顶枪、预热枪、废气、水处理和冷却等系统的控制。

2 安装调试

RH炉按PLC控制功能划分为真空及台车、合金及顶枪和上料三个部分，EIC三电的安装调试也分系统逐步完成。初期主要进行电气盘柜、仪表设备和PLC系统的安装、电缆敷设及接线校线工作，然后按照“分系统、先单机后联动，先检查确认后试车”的原则进行设备调试。调试的具体步骤为:

(1) 低压负荷中心受电，然后MCC电气室和PLC系统分阶段上电。设备受电前，务必先用摇表测试线路或电气设备的绝缘状况，确保送电安全。

(2) RH炉主控室L1计算机联网组态，开通PLC通信网络。L1客户机、工程师站安装完各种应用软件，与PLC一起和交换机联网。然后根据网络配置图，依次检查各现场操作箱、控制柜中的远程PLC站或电气室内的智能电机控制中心与主PLC的网络联接是否畅通。按照设计，打通PLC网络是现场设备调试的先决条件。

(3) 设备打点，检查与校正接线。设备打点是为了确认设备的接线是否完全正确，打点时应根据设计的电气原理图来检查现场设备信号与 PLC信号点的对应情况。对于模拟量输入信号，可以利用过程多用表给定相应的直流电流或电压，然后在 PLC 侧检查接收到的信号是否与给定信号对应。

(4) 单机试车。单机试车原则是先无负荷空试，再带载试车。对于变频驱动的车辆和顶枪，先脱开电动机接手，对变频器进行静态辨识，然后再联好接手，对变频器组态调试。双电动机驱动的车辆要先单独测得每台电动机的运动方向，方向一致后，再同时运转驱动车辆。对于仪表阀站，首先在管道内没有能源介质流通的情况下，测试阀门的开启/关闭动作以及流量、温度、压力等反馈信号的检测值。对于可供选择在现场操作箱或在主控室远程控制的设备，按照“先现场，后远程”，远程控制“先手动，后自动”的顺序调试。同时修改调整HMI画面。

(5) 无负荷联动试车。将RH炉按功能大致分成4个子系统:上料系统、加料及枪系统、真空及台车系统和水处理系统，调试时首先在各子系统内部联动试车，然后所有子系统整体联动试车。无负荷联动试车阶段是在没有钢水的情况下模拟测试整个RH系统设备的工作状态，该阶段后期用于生产操作人员岗位练兵操作。

(6)热负荷试车。热负荷试车是由生产车间组织，按照 RH 炉冶炼生产的操作流程，根据钢水的处理情况检查系统的调试成果。

(7)整改。在热试成功投入试生产后的一个月内，还需根据后续生产中反馈的设备问题不断进行整改，直到与车间、设备室办理设备移交手续，调试才算完成。

3 遇到的问题与处理措施

在RH炉设备的安装调试过程中遇到了很多问题，其中最典型、最突出的问题可以归纳为如下几点。

3.1 设计

(1) 电缆耐高温的保护设计。RH炉现场环境温度高，在电缆选型和桥架、管线走向布置时要特别考虑到温度这一因素，但设计人员往往忽略这一因素。例如，真空槽车、热弯管上的电缆以及顶枪、预热枪上的火焰检测、限位等电缆，原设计中采用的是ZR-YJV类型的普通阻燃电缆，电缆耐温120℃ ，而实际测得烘槽时热弯管顶部的温度高达160℃，普通阻燃电缆无法正常使用。为此，现场安装时我们将电缆改为耐温达180℃的ZR-YGF型电缆。在真空槽台车、热弯管等温度明显偏高或在钢包台车移动电缆易溅渣烫伤的地方使用防火耐热密封套，包裹关键部位的电缆以实现隔热保护。在铺设桥架、管线时，尽量绕过预热枪、顶枪烘槽位上方温度较高的平台，无法绕过的地点敷设石棉布隔热。

(2) 盘柜向多个负载供电时供电电缆的设计。RH 炉的高位料仓有16台AC220 V电磁振动给料器，当多个负载同时起动运行时，各振动给料器控制柜集中配电的电缆中零线电流很大，以至电缆的零线被烧。可见原设计的4× 2.5 mm2柜内进线电缆规格偏小，电缆事故发生后改为4× 4mm2电缆。

(3) 变频驱动车辆的声光报警灯控制回路设计。原设计车辆声光报警电源与 AC220 V 控制回路受同一个熔断器保护供电。但由于现场环境恶劣，报警灯极易损坏短路，造成整个控制回路的跳电，从而导致变频器故障，车辆无法运行。为了避免此现象，在变频器柜内的报警灯前串联一个小电流空气开关，一旦报警灯短路，该开关首先自动断开，不影响整个控制回路的电源，车辆可正常运行。

(4) 检修平台的设计。RH炉现场的许多阀门和部分仪表设计安装在高空管道上，设备附近没有设计相应的检修平台。在现场设备接线和调试时，人员上下管道十分不便，也很危险。从人性化设计以及为了今后检修方便和安全的角度上来说，有必要设计相应的检修平台。

(5) 空调电源的设计。由于2匹及以上空调起动电流较大，超出了普通插头和插座的承受范围，容易造成电源插头烧焦，从而引发空调着火，因此行业习惯是2匹以上的空调一般都不配插头，但在工厂设计时都按常规给所有空调电源配成插座形式，这造成了安装时的不匹配。故在现场安装空调时，为每台2匹及以上的空调增加了单独的空气开关箱，以满足安装和规范要求。

3.2 应用

(1) PLC控制程序与工艺要求不一致。RH炉冶炼自动化程度较高，控制复杂。由于软件工程师对工艺流程细节和现场实际工作需求不够熟悉，导致程序中存在前后描述不一致、含有漏洞或不符合工艺流程等问题。在现场调试时，对不一致的程序进行了修改。

(2) 调试变频器时参数设置不合理。该项目使用的是AB PowerFlex 700变频器，利用DeviceNet总线与PLC通信。由于调试人员对此类变频器的应用经验不多，参数设置好后变频器经常报故障，无法顺利起动。最后，在AB变频器售后技术服务人员的帮助下重新设置参数后变频器顺利起动。

(3) Profibus-DP 总线网络无法完全接通。RH炉的钢包车激光测距仪、喂丝机、底吹氩装置、离线烘烤器等设备与主 PLC 是通过 Profibus-DP 总线连接的。在组网测试时，发现自网络中间某个节点之后的从站无法寻址。将无法寻址的节点终端电阻拨到“ON”后，用万用表检查Profibus-DP总线连接器A1和B1之间的电阻是否为110 Ω，以此判断该段网线是否连接好。经检测后确认Pro-fibus-DP总线电缆接触不好，更换Profibus-DP 总线连接器重新接线后，故障消除。

4 结束语

梅钢RH炉建设实践充分表明，前期充分、切合实际的设计以及仔细的设计审查是设备安装调试顺利进行的关键，一旦到施工阶段才发现设计问题，现场修改设计将涉及预算管理、设备采购、施工协调等各方面，对工程进度影响很大。重要和关键的设备在发货前必须进行详细检查和验收，所有设备问题在制造厂出厂前处理最为便捷，尽量避免将问题留在现场处理。对控制程序和L1的HMI画面审查非常重要，尽量避免在调试现场进行大量的修改工作。另外，针对关键新设备如PLC和变频器的应用培训也非常重要，尽量在调试前完成，这将有助于设备的安装调试和投产后的设备维护。

参 考 文 献:

［1］   周平，周芳．PLC在RH炉真空处理工艺控制系统中的应用［J］．信息技术，2011(2) : 106-107．ZHOU Ping，ZHOU Fang．Application of PLC in RH furnace control system［J］．Information Technology，2011(2):106-107．

［2］   王建国，贾继芳．15-20吨钢包真空精炼炉真空系统设计和调试总结［J］．重型机械，1980( 5):35-44．

［3］   樊超．ControlLogix PLC 控制系统的组成及应用［J］．现代电子技术，2004(3):17-18．FAN Chao．Structure and application of controlLogix PLC control system［J］．Modern Electronic Technique，2004(3) : 17-18．