S7-400在连续退火闪冷段控制中的应用(风机转速设定)

S7-400在连续退火闪冷段控制中的应用摘要：介绍了西门子S7-400PLC在连续退火机组炉子快速冷却段控制中的应用，结合生产工艺，对设备硬件配置、软件设计做了详细介绍，很好的达到了工艺要求。1冷轧连续退火炉快速冷却段的工艺介绍在冷轧连续退火机组中，快速冷却技术是核心技术，因为冷却速度对带钢材质影响至关重要。为了生产烘烤硬化钢、双相钢等产品，机组需要具备高速冷却的能力，冷却速度要求达到50℃/s或更高。迄今为止，所开发的冷却技术主要有喷气冷却（GJC），高速喷气冷却（HGJC），辊冷（RQ），水淬(WQ)，热水冷却（HOWAC），以及闪冷（flashCooling）等冷却方式，宝钢某机组就采用了最新的闪冷控制技术。整个快冷段由一个圆形炉体，3个风箱，2对稳定辊，2套密封装置，以及电加热设备和辐射高温计等设备构成。炉子结构如图1所示。图1快冷炉结构示意图2控制系统的构成2.1硬件构成快速冷却段没有单独的PLC控制系统，它是和整个退火炉一体进行控制的，这单独的一个工艺段完成带钢快速冷却的退火工艺。PLC系统采用了西门子S7-400系列硬件设备，仪表PLC的硬件系统如表1所示。表1：仪表PLC的硬件系统仪表PLC与基础自动化的PLC之间采取工业以太网通讯方式，上位机HMI与各PLC之间的通讯也采用这种通讯方式。自动化系统网络配置图详见图2。控制系统分为3个级别：现场级(L1级，也称基础自动化级)、控制级(L2级)、管理级(L3级)。图2自动化系统网络配置图2.2软件平台计算机操作系统采用的是Microsoft的WindowsXPProfessiONal英文版操作系统。PLC开发软件采用西门子PCS7开发软件作程序编制，L1级自动化监控系统选用西门子Wincc6.0开发版编制。历史数据库采用MicrosoftSQL2000英文版数据库软件。3控制系统的功能3.1温度控制快速冷却功能通过3台喷气冷却风机循环喷吹氮氢保护气体进行，风箱布置在快冷段的上行pass，并且在上下两个炉辊室提供电加热辐射管，防止在低产量过冷时进行加热。同时在RCS段出口进行温度测量，为温度控制提供反馈。下行pass也提供了电辐射管进行加热，分3个加热区，目的也是为了防止温度过低。控制上，加热器的投入和冷却风机的转速按相应比例曲线进行。3.2炉压控制冷却速率根据退火曲线，可以选择风箱的投入数量，风箱的位置可以移动，入出口风箱分别由VF马达进行控制，风箱移动带位置反馈，由编码器完成，同时前进、后退极限位置设置有传感器进行保护，防止风箱移动过头。炉内氮氢保护气体的循环控制回路，有气体温度检测，风机入出口设有压力检测，以保证控制精度。控制回路如图3所示。图3控制回路图再循环气氛的温度改变会对炉膛压力的稳定造成直接影响，对于炉子来说，将会导致危险情况，对于一个给定的生产效率，可以通过保持一定吹风的温度来避免发生上述情况。带钢和保护气体的热交换会导致气体温度上升，炉压升高，要降低气体温度，控制器将增加保护气体流量，这样将导致气体温度降低，因此，炉膛内压力降低。为了避免太低的风机转速会影响操作稳定的下限，要以一个最小功率用来控制风机的最低转速。马达最小功率计算公式如下:其中，Pmin.SP：马达最小功率（基于气体密度氮气：1.250kg/m3，氢气：0.089kg/m3）N：风机最大速度N1：风机实际速度（速度设定值）Pmin：风机稳定前最小功率（基于最大风机速度和35%H2氮氢气体）ρ2：当前保护气体密度ρ3：50%H2氮氢保护气体密度0.67kg/m33.3安全吹扫这个闪冷工艺段的最大特点就是高氢（最大50%氢气含量），因此安全非常重要。在生产高氢产品前，需要对高氢控制回路进行安全测试，以便在高氢生产中出现故障后，能快速放散氢气，防止故障扩大。4结束语随着退火工艺的进一步发展，尤其会对控制系统的稳定性、先进性以及可扩展性上提出更高层次的要求。西门子S7-400系列PLC具备了调试简单，操作方便，使用安全，运行稳定可靠，可扩展性强等特点，可以满足工艺的要求。