PLC實現對于大功率中頻電爐的自動控制

隨著節能降耗技術的要求越來越高，大功率中頻電爐技術在鋼廠熱連軋系統中應用越來越廣泛。利用PLC實現對于大功率中頻爐的自動控制，實現對鋼鐵熱連軋的溫度分布控制要求。

在熱軋鋼球一體化的熱連軋生產線中，采用大功率中頻電爐對鋼坯進行加熱即鋼培透熱爐，不僅可以大大提高企業的生產效率，而且還可以極大的減少環境污染和降低能源消耗。 由于加熱過程的非線性、時變性、溫度分布不均性，以及現場環境的惡劣性、嘈雜性、強磁場分布不均性，人工操控加熱爐很難準確、穩定地進行加熱，普通的嵌入式控制器很難適應現場惡劣的環境，如果選用PLC作為加熱爐的控制器，同時配備上位機組態監控軟件，既可以保證系統安全穩定的運行，又可以實時監控整個加熱過程。結合多年的生產實踐之經驗在新技術PLC控制系統中應用了3種溫度控制側略。

一、控制系統的功能和要求

中頻電爐控制系統，根據加熱鋼坯的需求，加熱爐必須具備以下功能：

①根據鋼坯的實際溫度和軋機入口溫度要求，加熱系統要能夠為鋼坯提供最大200攝氏度的溫度；

②由于鋼坯溫度分布頭低尾高，溫差大約為50~80攝氏度，控制系統要求能夠克服此溫差，使加熱爐的鋼坯溫度分布均勻；

③系統應具備手、自動控制兩種模式；

④系統工作在自動控制模式時，能夠自動采集鋼坯溫度，并通過調控中頻電壓將不同溫度的鋼坯加熱到設定的溫度值；

⑤系統要具備過載報警、漏電報警等各種報警信息和狀態信息。

二、控制系統的硬件實現

中頻電爐控制系統的硬件部分主要分為：采樣輸入部分、PLC控制器和輸出執行部分。其中采樣輸入部分主要包括鋼坯溫度測量，鋼坯移動速度測量，加熱爐電壓、電流、頻率的測量及報警信息輸入等。

中頻電爐鋼坯的溫度測量部分安裝3個測溫儀，1號測溫儀為提前測溫點，位置設在距離加熱爐入口略大于鋼坯長度的位置。此測溫點主要是掃描采樣全鋼坯的溫度分布；2號測溫儀設置在距離加熱爐入口500mm前后，此測溫點主要是用來記錄進入加熱爐的確切溫度；3號測溫儀設置在加熱爐出口500mm前后，此測溫點主要是用來記錄鋼坯經過加熱爐后出爐溫度分布。鋼坯移動速度測量是通過測量變頻器頻率，計算出軌道滾軸的轉速，進而得出鋼坯移動速度。加熱爐的電壓、電流、頻率的測量通過電壓變送器、電流變送器以及頻率變送器實現，這樣可以減少現場強電部分對控制信號的干擾，保證控制系統穩定可靠的運行。

三、控制系統的軟件實現

根據現場實際測量，鋼坯的溫度分布呈現頭高尾低的特點，而且由于鋼坯表面受氧化層影響，測試的溫度也存在跳變情況，因此在溫度采集后進行了相應的濾波處理。另外中頻電爐對鋼坯的加熱效果與鋼坯進入加熱爐的體積有直接的比例關系，根據鋼坯在加熱爐中的進行過程，將加熱過程分為三個階段：

1.第一階段—從鋼坯頭部進入加熱爐到頭部出加熱爐，爐膛內從空爐無鋼坯到逐漸變為滿爐連續狀態。此過程中，加熱爐運行在滿載過程。

2.第二階段—鋼坯充滿爐膛的過程，此過程是連續勻速的。此過程中，加熱爐運行在滿載狀態。

3.第三階段——鋼坯的尾部進入爐膛到尾部離開爐膛的過程，爐膛內從滿爐聯系狀態逐漸變為空爐無鋼狀態。此過程與第一階段相反，加熱爐從滿載逐漸減為空載。

中頻電爐采用PLC后，可實現的功能有：

1.數據實現實時記錄、查詢、打印等功能；

2.自動調整電源功率溫度閉環控制；

3.電爐參數的實時檢測與顯示；

4.自動預測故障和報警；

5.電爐遠程集中控制；

6.自動生成各種報表。

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