[发明专利]全氢罩式退火炉控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及全氢罩式退火炉控制系统，具体涉及基于西门子S7-300PLC的全氢罩式退火炉控制系统，属于自动化控制技术领域。

背景技术

全氢罩式退火炉是高质量冷轧产品退火设备(70t/炉)，是将钢卷置于氢气氛围中经加热(700-850摄氏度)、保温和冷却的热处理的重要设备，其工艺是冷轧薄板厂对冷轧后的钢卷进行热处理的重要工艺环节。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是特别重要的---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。

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年以前引进的产品或技术，设备陈旧、控制精度和节能效果以及轧钢厂新产品的研发，都已经不能满足生产厂家的要求，故急需对该项技术进行研究开发，对旧设备进行技术改造。2001年宝钢曾对全氢罩式退火炉进行国产化研究，但对控制系统的研究并无突破性进展。

发明内容

针对原引进的全氢罩式退火炉控制系统，存在控制精度不高和节能效果不好之不足，本发明的目的是提供一种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。

本发明的目的是这样实现的：全氢罩式退火炉控制系统，包括1个主PLC柜、多个炉台控制柜和与炉台控制柜对应的加热罩控制柜、现场控制柜，其特征在于每个炉台控制柜有两个从PLC系统。主PLC柜和从PLC之间由工业以太网连接，实现快速通讯；每个从PLC上有两条PROPIEBUS-DP现场通讯总线，通过PROPIEBUS-DP1连接一个TP270就地操作面板，通过PROPIEBUS-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；主PLC和从PLC的就地操作由各自的TP270操作面板实现。

主PLC系统：控制液压站、空气排放线、氢气排放线、冷却水站和退火表的管理和控制；与从PLC之间有应答联络和优先级排队，满足各个炉台的从PLC的不同要求。

从PLC控制系统：每一座炉台都有一套独立的从PLC控制系统；现场信号采集和控制信号输出由炉台远程I/O(ET 200)和加热罩远程I/O实现。

所述从PLC控制包括下列步骤：

确定内罩是否卡紧——给主PLC液压锁紧机构控制信号；

装料区压力控制——多级安全生产压力控制及联锁；

装料区常温测漏——加热前常温下炉压稳定性测试，以保证内罩无泄漏；

炉台风机控制——炉台风机速度控制，以保证不同生产阶段的需要；

内罩安全空气吹扫——安全吹扫智能控制，以保证内罩无空气；

加热罩燃烧室空气吹扫——保证点火时燃烧室无大量燃气；

温度设定程序——自适应在线温度设定模型；

加热罩和装料区温度控制——脉冲式模糊温度控制器；

退火程序控制——退火过程阶段控制；

装料区高温测漏——加热完成时的高温状态下炉压稳定性测试，以保证内罩无泄漏；

风冷和水冷控制——加热结束后进行风冷和水冷；

内罩安全氢气吹扫——退火完成后，用氮气置换氢气，保证安全松开内罩；

系统安全联锁控制——氢气控制及多重安全联锁；

系统设备和程序报警——所有外部设备故障、控制过程检测参数异常报警和退火各阶段提示。

同时，有两套监控系统，用一台CITECT I/O服务器连接到PLC级的工业以太网，一台操作站，经以太网通讯连接和集中监控软件一起构成集中监控系统；退火炉的集中过程监控系统执行如下步骤：

由操作站将退火表同时存储在CITECT I/O服务器和主PLC，并直接下载到每个从PLC。