总第88期 山齿台金 Total 88 2002年第4期 SHANXIM ETALLURGY N04.2002 PLC和电子无笔记录仪在加热炉测温系统中的应用 长治钢铁（集团有限公司陈振芳 摘要介绍了一个由里C及电子无笔记录仪组成的加热炉测祖系统的结构功能和特点，对用 于传统温度测量仪表的咸造有一定的借鉴意义 关键词无笔记求吼C技术温度测量 PLC Electron i Penless Recordingmeter Used n the Tem perature"measur ing System of the Heating Furnace Changzhi Iron Steel (Group)Co L td Chen Zhen fang Abstract A brief'ntroducton of the structure,functon and specul features of the temperature- m easuring systan (m ade up of PLC and electronic penless recording-meters)used n the heating furnace,whih is instructie or the reoonstructon of the traditonal tomperature"measuringme- lers Key W ords penless record.PLC technobgy.temperaturemeasuring 1999年1月，长钢连轧厂在对加热炉进 热电偶（祖度测量范H分别为0~1300℃和0 行的节能技术改造中，电气及仪表部分采用 一1700℃)、三菱A2A系列可编程序控制器 了一个由LC及电子无笔记录仪组成的炉 国产EVR·1290电子无笔记录仪和大型 温测量系统。改造后，系统的功能得到了增 LED显示器组成系统的硬件配置如1图1。 强.且运行稳定可靠，取得了很好的效果 使人厂艺常机系管 1工艺对测温系统的要求 连轧厂加热护为122m2的连续推钢式燃 油加热炉温度测量点主要分布在预热段、加热 段，均热段及换热器前，后5个部位。要求测温 系统对这5个测温点的温度进行测量和显示 以便于操作人员及时草挥加热护的工作状况 888888 从而对加热炉的温度进行控制同时还要求对 打机 包最我 这些数据进行自动记录，保存，便于工艺技术人 图】系统硬件配置图 员对这些数据进行分析和处理 3 控制功能与特点 2系统的结构 31可编程序控制器 测温系统主要由K系列和S系列工业用 三菱A2A系列可编程序控制器是该公 ·陈果方.男.1%1年生，192年毕业于北京金全机电学院工业自动化专北，现在长钢氧钢厂工作、工程，。超席 046051牧码日肝2002-08-01 1995-2004 Tsingha Tongfang Optical Disc Co..Ltd All rights reserved
PL C 和电子无笔记录仪在加热炉测温系统中的应用 长治钢铁(集团) 有限公司 陈振芳Ξ 摘 要 介绍了一个由 PL C 及电子无笔记录仪组成的加热炉测温系统的结构、功能和特点, 对用 于传统温度测量仪表的改造有一定的借鉴意义。 关键词 无笔记录 PL C 技术 温度测量 PLC & Electron ic Pen less Record ing m eter Used in the Tem pera ture m ea sur ing System of the Hea ting Furnace Changzh i Iron & Steel (Group ) Co. L td. Chen Zhenfang Abstract A brief introduction of the structure, function and special features of the temperature m easuring system (m ade up of PL C and electronic penless reco rding m eters) used in the heating furnace, w h ich is instructive fo r the reconstruction of the traditional temperature m easuring m e2 ters. KeyW ords penless reco rd, PL C techno logy, temperature m easuring 1999 年 1 月, 长钢连轧厂在对加热炉进 行的节能技术改造中, 电气及仪表部分采用 了一个由 PL C 及电子无笔记录仪组成的炉 温测量系统。改造后, 系统的功能得到了增 强, 且运行稳定可靠, 取得了很好的效果。 1 工艺对测温系统的要求 连轧厂加热炉为 122 m 2的连续推钢式燃 油加热炉。温度测量点主要分布在预热段、加热 段、均热段及换热器前、后 5 个部位。要求测温 系统对这 5 个测温点的温度进行测量和显示, 以便于操作人员及时掌握加热炉的工作状况, 从而对加热炉的温度进行控制; 同时还要求对 这些数据进行自动记录、保存, 便于工艺技术人 员对这些数据进行分析和处理。 2 系统的结构 测温系统主要由 K 系列和 S 系列工业用 热电偶(温度测量范围分别为 0～ 1 300 ℃和 0 ～ 1 700 ℃)、三菱A 2A 系列可编程序控制器、 国产 EV R - 1290 电子无笔记录仪和大型 L ED 显示器组成。系统的硬件配置如图 1。 图 1 系统硬件配置图 3 控制功能与特点 3. 1 可编程序控制器 三菱A 2A 系列可编程序控制器是该公 总第 88 期 2002 年第 4 期 山西冶金 SHAN X IM ETALLU R GY To tal 88 N o. 4, 2002 Ξ 陈振芳, 男, 1961 年生, 1982 年毕业于北京冶金机电学院工业自动化专业, 现在长钢轧钢厂工作, 工程师。邮编: 046031 收稿日期: 2002 08 01 © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved
山西治金》 =49· 司生产的大型模块式程控器，0最大点数 的不断切换完成对各测温点温度和其它数据 512点，处理速度为02Hs/步.除基本控制 的循环显示 顺序控制功能外，还其有高速计数、位置检 (4)故障报警功能针对工艺要求.系统 测AD、DA转换、温度及PD控制网络 提供了加热炉温度显示异常（过低或超温）， 通讯等丰富、强大的控制功能。木系统主要由 热电偶损坏或断路等故障报警功能，当有异 机板电源模块CU模块，热电偶测温主模 常或故障出现时，现场故璋报警信号灯和 块D转换模块通讯模块和O模块组 LD显示器对应于故障点的温度显示信号 成。其承担的主要功能有 将会同时出现闪动.以提醒操作人员及时对 (1)温度测量功能测温主模块由 加热炉温度进行调整或对故障进行处理 A616TD和A6MXT结合组成，专门用于 (S)通讯功能：通过1C的AJ71PT32 热电偶型湿度传感器倍号的处理。每个 ·S3计算机通讯模块将本测温系统接入 A616TD模块可最多与8个A60MXT模块 区计算机控制系统，实现在中央控制室对炉 配合使用.而每个A6MMXT模块有16个通 温数据和加热炉工作状态的异地监控。 道.这样使系统可以同时对多达128路热电 32电子无笔记录仪 偶信号进行处理。此外，测温模块还提供了对 EVR-1290电子无笔记录仪是北京弗 每个通道的热电偶类型进行设置，对热电偶 米特测试技术研究所最新开发的新型电子测 进行路检测等功能。测温主模块将由热电 量仪器，是基于工业PC的多功能智能仪表。 偶传来的微伏信号进行循环采样，然后直接 它以工控机为核心，以W indow s32中文操 转换为与测量点温度相对应的数字量.并以 作系统为工作平台.使用软盘和硬盘进行数 瞬时值或平均值的形式写入系统数据缓存 据存储，以大屏幕104"彩色液品LCD)显 区，我们可以通过程序将这些数据读出并进 示器显示益控面面，色彩丰富，画面清所。同 行处理，在本系统中，我们以10次采样的数 时具备数据显示、数据存贮、数据打印、故障 据平均值作为实际的温度测量伎 报警，网格通讯等强大的数据处理功能.具有 (2DA转换功能为了使用电子记录 12个通道的数据处埋能力，是替代原始记录 仪的自动记录功能，同时又使PLC和记录仪 仪表的理想产品。它在木系统中承担的主要 都能有响应的输入信号，我们采用了由LC 功能有： 给记录仪提供输入信号的方法。即将由PLC (1)数据采样及显示功能对各测温点的 测量出的温度数偵量经DA转换横块转换 温度偵以每秒一次的速率进行循环果样，并 为0~10V的电压信号后，输送至电子记录 按用户设置的数据记录间隔(1s一40s可 仪进行进一步的数据处理.三菱A系列PLC 调)以瞬时数值、棒图、曲线和历史趋势等方 DA转换榄块有着很高的数据转换精度.完 式在记录仪上进行显示 全可以满足工艺对温度测量精度的要求 (2)数据存贮功能温度测量数据以数据 (3)LD显示功能程控系统将温度值 文件的形式被存贮在记录仪内的硬盘上，并 经过7段译码处理后以开关量形式送入输出 可拷贝到软盘中在C机上对数据进行回放 模块，由输出模块邀动安装于现场的大型6 和分折处理。由于使用了GB级的大容量硬 位7段LD显示器进行显示。显示器前两位盘作为存贮器，数据存贮量非常大根据采样 为序号位，后四位为数据位.通过序号和数据 时间的不同.记录仪最多可以存贮12通道数 1995-2004 Tsinghua Tongfong Opical Disc Co..Lnd All rights reserved
司生产的大型模块式程控器, IöO 最大点数 512 点, 处理速度为 0. 2 Λsö步, 除基本控制 顺序控制功能外, 还具有高速计数、位置检 测、A öD、DöA 转换、温度及 P ID 控制、网络 通讯等丰富、强大的控制功能。本系统主要由 机板电源模块、CPU 模块、热电偶测温主模 块、DöA 转换模块、通讯模块和 IöO 模块组 成。其承担的主要功能有: ( 1 ) 温 度 测 量 功 能: 测 温 主 模 块 由 A 616TD 和 A 60M XT 结合组成, 专门用于 热 电偶型温度传感器信号的处理。 每个 A 616TD 模块可最多与 8 个A 60M XT 模块 配合使用, 而每个A 60M XT 模块有 16 个通 道, 这样使系统可以同时对多达 128 路热电 偶信号进行处理。此外, 测温模块还提供了对 每个通道的热电偶类型进行设置, 对热电偶 进行断路检测等功能。测温主模块将由热电 偶传来的微伏信号进行循环采样, 然后直接 转换为与测量点温度相对应的数字量, 并以 瞬时值或平均值的形式写入系统数据缓存 区, 我们可以通过程序将这些数据读出并进 行处理, 在本系统中, 我们以 10 次采样的数 据平均值作为实际的温度测量值; (2)DöA 转换功能: 为了使用电子记录 仪的自动记录功能, 同时又使 PL C 和记录仪 都能有响应的输入信号, 我们采用了由 PL C 给记录仪提供输入信号的方法。即将由 PL C 测量出的温度数值量经DöA 转换模块转换 为 0～ 10 V 的电压信号后, 输送至电子记录 仪进行进一步的数据处理。三菱A 系列 PL C DöA 转换模块有着很高的数据转换精度, 完 全可以满足工艺对温度测量精度的要求; ( 3)L ED 显示功能: 程控系统将温度值 经过 7 段译码处理后以开关量形式送入输出 模块, 由输出模块驱动安装于现场的大型 6 位 7 段L ED 显示器进行显示。显示器前两位 为序号位, 后四位为数据位, 通过序号和数据 的不断切换完成对各测温点温度和其它数据 的循环显示; (4) 故障报警功能: 针对工艺要求, 系统 提供了加热炉温度显示异常(过低或超温)、 热电偶损坏或断路等故障报警功能, 当有异 常或故障出现时, 现场故障报警信号灯和 L ED 显示器对应于故障点的温度显示信号 将会同时出现闪动, 以提醒操作人员及时对 加热炉温度进行调整或对故障进行处理; ( 5) 通讯功能: 通过 PL C 的 A J 71PT 32 - S3 计算机通讯模块将本测温系统接入厂 区计算机控制系统, 实现在中央控制室对炉 温数据和加热炉工作状态的异地监控。 3. 2 电子无笔记录仪 EV R - 1290 电子无笔记录仪是北京弗 米特测试技术研究所最新开发的新型电子测 量仪器, 是基于工业 PC 的多功能智能仪表。 它以工控机为核心, 以W indow s 3. 2 中文操 作系统为工作平台, 使用软盘和硬盘进行数 据存储, 以大屏幕 10. 4"彩色液晶 (L CD ) 显 示器显示监控画面, 色彩丰富, 画面清晰。同 时具备数据显示、数据存贮、数据打印、故障 报警、网络通讯等强大的数据处理功能, 具有 12 个通道的数据处理能力, 是替代原始记录 仪表的理想产品。它在本系统中承担的主要 功能有: (1) 数据采样及显示功能: 对各测温点的 温度值以每秒一次的速率进行循环采样, 并 按用户设置的数据记录间隔 (1 s～ 40 s 可 调) 以瞬时数值、棒图、曲线和历史趋势等方 式在记录仪上进行显示; (2) 数据存贮功能: 温度测量数据以数据 文件的形式被存贮在记录仪内的硬盘上, 并 可拷贝到软盘中在 PC 机上对数据进行回放 和分折处理。由于使用了 GB 级的大容量硬 盘作为存贮器, 数据存贮量非常大。根据采样 时间的不同, 记录仪最多可以存贮 12 通道数 《山西冶金》 · 94 · © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved
·50· 2002年第4期 据达3a以上： 和可靠性。 (3)历史数据查询功能：在记录仪上，我 33系统的抗干扰措施 们可以对任意时间段的历史数据、曲线和报 因我厂整流器、变频器等强干扰设备较 警记录进行查询并显示，从而可以很方便地 多，为尽可能减少这些干扰源的影响，确保测 对加热炉以前的运行状况进行分析 量数据的准确性和可靠性，使用了屏蔽型补 (4)数据打印功能：系统可通过标准外接 偿导线，同时采用穿钢管架空单独敬设方式 打印机打印存贮于磁盘内任意时刻的历史数 避免了电缆沟内其它强电气信号的干扰 据，也可打印现行数据及监控画面。打印形式 4结语 有单通道数据、多通道数据、曲线、棒图、报警 PLC和无笔记录仪的结合，使得两者的 记录等： 各种优点都得到了充分发挥，组成了一个结 (5)数据管埋功能：用户可以利用无笔记 构简单、功能强大的温度测量记录系统相对 录仪提供的数据管理系统软件，很方便地将 于传统的温度测量仪表米说，这种测量方式 从记录仪考贝回的数据在℃机上进行回 有若显著的优越性，很适合小规模的数据测 放、分析和处理。数据管理系统还可以将数据 量系统使用。同时由于使用了三菱A系列可 送入Excel中形成表格文件进行规范化输 编程序控制器，其所拥有的强大数据处理功 出： 能，为今后加热炉进一步实现高度自动控制， (6)密码设定功能通过设置用户密码， 提高我厂加热炉的白动化控制水平打下了很 可以防止非授权人员对系统的参数设置和记 好的基础。 录数据进行修改，保证了系统工作的安全性 (上接第28页)使用成本30%一40%： 长经济可靠的特性： 52吨钢金属损失减少，连铸金属收得率由 64下水口可以采用离线烘烤，需要时可以 9715%提高到9759%.同时铸坯合格率 随时更换.不影响在线使用。 也得到了有效的提高 65此项技术的设备操作、维修简单，易于 53现场环境得到政善，实现了安全文明生 推广使用.而且随着单包连浇炉数的提高.中 产，减少了断浇事故，基本杜绝了换包失控和 包耐材成本会随之降低。另一方面实际使用 水口堵塞事故 时，应注意一些问题(1)中间包长时间使用 6结语 后包内渣子也会随之增多，应考虑进行排渣 61中间包水口快速更换技术的应用可以 (2)因钢种计划改变需连浇时，其寿命长的特 显著改善连铸现场的生产条件和作业环境， 性将难以得到发挥，(3)浇注某些高性能的钢 利于实现莲转机的安全文明生产.尤其对减 种，中包长时间使用，包内挡墙、挡坝融报、冲 少连铸生产事故起到了不可忽视的作用。 倒及过饱和吸附杂质，会影响中包整体的治 62快速更换设备可以通过上、下水口间的 金性能。 滑板吹入氟气进行保护浇注，实现生产高品 参考文献 质的钢材的需求。 1史辰兴主编实用连诗治金技术北京嘉：治金工业国酸 杜，1989233235 63铁铝尖品石上水口只有耐侵蚀、寿命 1995-2004 Tsinghtua Tongfang Optical Disc Co..Ltd All rights reserved
据达 3 a 以上; (3) 历史数据查询功能: 在记录仪上, 我 们可以对任意时间段的历史数据、曲线和报 警记录进行查询并显示, 从而可以很方便地 对加热炉以前的运行状况进行分析; (4) 数据打印功能: 系统可通过标准外接 打印机打印存贮于磁盘内任意时刻的历史数 据, 也可打印现行数据及监控画面。打印形式 有单通道数据、多通道数据、曲线、棒图、报警 记录等; (5) 数据管理功能: 用户可以利用无笔记 录仪提供的数据管理系统软件, 很方便地将 从记录仪拷贝回的数据在 PC 机上进行回 放、分析和处理。数据管理系统还可以将数据 送入 Excel 中形成表格文件进行规范化输 出; (6) 密码设定功能: 通过设置用户密码, 可以防止非授权人员对系统的参数设置和记 录数据进行修改, 保证了系统工作的安全性 和可靠性。 3. 3 系统的抗干扰措施 因我厂整流器、变频器等强干扰设备较 多, 为尽可能减少这些干扰源的影响, 确保测 量数据的准确性和可靠性, 使用了屏蔽型补 偿导线, 同时采用穿钢管架空单独敷设方式, 避免了电缆沟内其它强电气信号的干扰。 4 结语 PL C 和无笔记录仪的结合, 使得两者的 各种优点都得到了充分发挥, 组成了一个结 构简单、功能强大的温度测量记录系统。相对 于传统的温度测量仪表来说, 这种测量方式 有着显著的优越性, 很适合小规模的数据测 量系统使用。同时由于使用了三菱A 系列可 编程序控制器, 其所拥有的强大数据处理功 能, 为今后加热炉进一步实现高度自动控制, 提高我厂加热炉的自动化控制水平打下了很 好的基础。 (上接第 28 页) 使用成本 30 %～ 40 %。 5. 2 吨钢金属损失减少, 连铸金属收得率由 97. 15 % 提高到 97. 59 % , 同时铸坯合格率 也得到了有效的提高。 5. 3 现场环境得到改善, 实现了安全文明生 产, 减少了断浇事故, 基本杜绝了换包失控和 水口堵塞事故。 6 结语 6. 1 中间包水口快速更换技术的应用可以 显著改善连铸现场的生产条件和作业环境, 利于实现连铸机的安全文明生产, 尤其对减 少连铸生产事故起到了不可忽视的作用。 6. 2 快速更换设备可以通过上、下水口间的 滑板吹入氩气进行保护浇注, 实现生产高品 质的钢材的需求。 6. 3 镁- 铝尖晶石上水口具有耐侵蚀、寿命 长、经济可靠的特性。 6. 4 下水口可以采用离线烘烤, 需要时可以 随时更换, 不影响在线使用。 6. 5 此项技术的设备操作、维修简单, 易于 推广使用, 而且随着单包连浇炉数的提高, 中 包耐材成本会随之降低。另一方面实际使用 时, 应注意一些问题: (1) 中间包长时间使用 后包内渣子也会随之增多, 应考虑进行排渣; (2) 因钢种计划改变需连浇时, 其寿命长的特 性将难以得到发挥; (3) 浇注某些高性能的钢 种, 中包长时间使用, 包内挡墙、挡坝融损、冲 刷及过饱和吸附杂质, 会影响中包整体的冶 金性能。 参考文献 1 史宸兴主编. 实用连铸冶金技术. 北京: 冶金工业出版 社, 1989. 233～ 235. · 05 · 2002 年第 4 期 © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved