炼钢厂转炉仪表自动化系统概述
试论炼钢转炉PLC系统的自动控制
试论炼钢转炉PLC系统的自动控制摘要：随着我国传统行业技术水平的不断提高，越来越多的先进技术被应用于人们的生产生活当中，在转炉炼钢领域中，自动化应用十分广泛，为钢材生产工作带来了极大的便利。
本文简要介绍了转炉炼钢工艺的整体情况，分析了炼钢转炉自动化系统的构成情况，并着重分析了炼钢转炉PLC系统的设计工作。
关键词：炼钢转炉系统；自动化；PLC控制系统；钢材是社会生产生活中所不可或缺的重要原材料，伴随社会发展的不断加速，其应用范围日益广泛，需求量日益增高。
2010年，我国钢材料年产量达到6.27亿吨，越居世界第一。
毋庸置疑，如此庞大的钢材产量，对于能源、原料的需求量都是巨大的。
由于能源危机的迫近，钢铁生产所需投入成本不断大幅上升，给钢铁生产企业带来沉重压力。
在此情境下，提高生产效率，节能降耗成为了走出这一困境的重要手段。
转炉自动化，就是自动化系统在炼钢转炉中重要应用之一。
其中较为具有代表性的是氧气转炉自动化系统，这一系统中包括了计算机系统、电子称量装置以及以及自动检测仪器。
根据设备的原件配置以及流程工艺进行划分，可以分成主供氧设施、主原料、副原料以及煤气回收、成分分析和电子计算机信息化测量控制系统。
大型转炉自动化系统中，除了上面提到的装置与系统以外还有铁水预处理系统以及钢水脱气处理系统和铸锭控制的系统，在一些从国内外大量工程实践数据来看，自动化控制系统的大规模应用，具有着极为卓越的效果。
一、炼钢转炉自动化系统简介炼钢转炉自动化系统，按照控制过程可划分为测控对象、设置环节、监测控制三部分：。
其中监测控制系统以及设置环节主要服务于系统测控对象，在具体生产过程中，设置环节设置工艺参数以及生产顺序，监测控制系统实现现场数据测量收集、生产设备的自动化控制、生产流程的自动化监视。
二、炼钢转炉PLC系统的设计状况可编程序逻辑控制器，简称PLC，是一种广泛应用于工业中的控制用电子计算程序。
因具有编程简单，使用方便、高性价比、技术成熟，适用范围广、可靠性高以及维修简单等优势，伴随着钢材生产自动化脚步的不断前进，PLC也在其中得到了广泛的应用。
自动化炼钢的原理及应用
自动化炼钢的原理及应用自动化炼钢是指利用先进的控制系统和自动化设备来实现炼钢过程的自动化操作和控制。
它通过集成先进的传感器、仪表、控制器和执行器等设备，实现对炼钢过程的实时监测、数据采集、分析和控制。
自动化炼钢技术的应用可以提高生产效率、降低生产成本、提高产品质量，并且能够减少人为操作的风险和劳动强度。
一、自动化炼钢的原理1. 数据采集与监测自动化炼钢系统通过安装在炉子、转炉、连铸机等设备上的传感器，实时采集炼钢过程中的温度、压力、流量、振动等数据。
这些数据通过信号传输到控制系统中，进行实时监测和记录。
2. 过程控制与优化控制系统根据采集到的数据，通过先进的算法和控制策略，对炼钢过程中的温度、化学成分、流速等参数进行实时控制和优化。
例如，控制系统可以根据目标温度和化学成分，自动调整氧气、燃料和加料的比例，实现炉温的精确控制和炼钢过程的优化。
3. 自动化设备与执行器自动化炼钢系统还包括各种自动化设备和执行器，如自动加料机、自动倒渣机、自动控制阀等。
这些设备和执行器能够根据控制系统的指令，自动完成炼钢过程中的加料、倒渣、调节流量等操作，实现炼钢过程的自动化和智能化。
二、自动化炼钢的应用1. 提高生产效率自动化炼钢系统能够实现炼钢过程的自动化操作和控制，减少了人工操作的时间和劳动强度，提高了生产效率。
例如，自动化加料系统可以根据炼钢过程的需要，自动控制加料的时间和比例，避免了手动加料的误差和延迟。
2. 降低生产成本自动化炼钢系统能够通过实时监测和控制炼钢过程中的温度、化学成分等参数，优化炼钢过程，降低能源消耗和原料损耗，从而降低生产成本。
例如，控制系统可以根据实时的温度和化学成分数据，自动调整炉温和燃料的比例，实现能源的有效利用。
3. 提高产品质量自动化炼钢系统能够实时监测和控制炼钢过程中的温度、化学成分等参数，确保产品质量的稳定和一致性。
例如，控制系统可以根据产品要求，自动调整炉温和燃料的比例，控制炼钢过程中的温度和化学成分，从而保证产品的质量。
自动化炼钢的原理及应用
自动化炼钢的原理及应用自动化炼钢是指利用先进的自动化技术和设备，实现炼钢过程中的自动化控制和操作。
它通过集成各种传感器、仪表、控制系统和机器人等设备，对炼钢过程中的各个环节进行实时监测和控制，以提高生产效率、质量稳定性和安全性。
一、自动化炼钢的原理1. 系统集成原理：自动化炼钢系统将各个环节的设备、仪表和控制系统集成在一起，通过信息传感器采集和传输，实现对炼钢过程的实时监测和控制。
2. 数据采集原理：自动化炼钢系统通过传感器对温度、压力、流量、化学成分等关键参数进行实时采集，并将采集到的数据传输给控制系统。
3. 控制系统原理：自动化炼钢系统采用先进的控制算法和控制器，通过对采集到的数据进行分析和处理，实现对炼钢过程的自动调节和控制。
4. 人机交互原理：自动化炼钢系统通过人机界面，将实时监测到的数据和控制结果以图形化和可视化的方式展示给操作人员，方便其进行操作和决策。
二、自动化炼钢的应用1. 炉前自动化控制：自动化炼钢系统可以实现对高炉、转炉、电炉等炉前设备的自动化控制，包括温度、压力、流量等参数的实时监测和调节，以及炉料的自动投料和炉渣的自动排渣等功能。
2. 过程优化控制：自动化炼钢系统可以通过对炼钢过程中各个环节的数据进行分析和优化，实现炼钢过程的最佳化控制，提高炼钢效率和产品质量。
3. 质量监控和追溯：自动化炼钢系统可以对炼钢过程中的产品质量进行实时监测和控制，通过对关键参数的监测和分析，实现对产品质量的追溯和溯源。
4. 安全监测和控制：自动化炼钢系统可以通过对炼钢过程中的安全参数进行实时监测和控制，如温度、压力、氧含量等，以确保炼钢过程的安全性。
5. 能耗管理和节能控制：自动化炼钢系统可以对炼钢过程中的能耗进行实时监测和控制，通过对能源的合理利用和节约，实现炼钢过程的节能和减排。
6. 数据分析和决策支持：自动化炼钢系统可以通过对炼钢过程中的数据进行分析和挖掘，提供给管理人员决策支持和生产优化建议，以提高生产效率和经济效益。
自动化炼钢的原理及应用
自动化炼钢的原理及应用自动化炼钢是指利用先进的计算机技术和自动化控制系统，对炼钢生产过程进行智能化、自动化管理和控制的一种技术手段。
它通过实时监测和控制炼钢过程中的各个参数，提高生产效率、产品质量和安全性，降低生产成本，实现炼钢过程的智能化和自动化。
一、自动化炼钢的原理1. 传感器技术：自动化炼钢过程中，通过安装各种传感器，实时监测和采集炉温、氧含量、压力、流量等多个参数的数据。
传感器将这些数据传输给计算机系统，以便进行分析和控制。
2. 控制系统：自动化炼钢过程中，采用先进的控制系统，如PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（分布式控制系统）等，对炉温、冶炼时间、添加剂的投入量等进行精确控制。
控制系统根据传感器采集到的数据，通过计算和算法，自动调整各个参数，实现炼钢过程的自动化控制。
3. 数据分析与优化：自动化炼钢过程中，计算机系统会对传感器采集到的数据进行实时分析和处理，利用先进的算法和模型，对炉温、成份、温度梯度等参数进行优化控制。
通过数据分析和优化，可以提高炼钢过程的效率和质量。
二、自动化炼钢的应用1. 提高生产效率：自动化炼钢技术能够实现炼钢过程的实时监测和控制，可以减少人工干预，提高生产效率。
通过自动控制系统对炉温、冶炼时间等参数进行精确控制，可以缩短炼钢周期，提高产量。
2. 提高产品质量：自动化炼钢技术能够实时监测和控制炼钢过程中的各个参数，可以及时发现和纠正生产过程中的异常情况，保证产品的质量稳定性。
通过数据分析和优化，可以提高产品的化学成份均匀性、机械性能等指标。
3. 降低生产成本：自动化炼钢技术可以减少人工干预，降低人工成本。
通过精确控制炉温、冶炼时间等参数，可以减少能源消耗，降低生产成本。
同时，自动化炼钢技术还可以减少废品率，提高资源利用率，进一步降低生产成本。
4. 提高安全性：自动化炼钢技术能够实时监测和控制炼钢过程中的各个参数，可以及时发现和处理生产过程中的安全隐患。
通过自动控制系统对炉温、压力等参数进行精确控制，可以降低事故发生的概率，提高生产安全性。
炼钢厂转炉系统自动化控制
炼钢 厂转炉 系统 自动化控制
周 盛 宏
（ 十 三 冶 建 设 集 团 ， 南 长沙 ４ ０ １） 二 湖 １０ ５ 摘 要 ： 气 转 炉 冶 炼 周 期 短 、 量 高 、 应 复 杂 ， 人 工 控 制 钢 水 终 点 温 度 与 含碳 量 的 命 中 率 低 ， 度 差 。完 善 的 自动 化 系 统 能 实 现 对 转 化 氧 产 反 但 精
１ 系统构 成
典型 的转 炉 自动化 控制 系 统 由过程 控 制 计算 机 、微 型计 算 机
４ 工 艺 流 程
转 炉系 统 自动 化控 制 的设 备配 置有 转 炉本 体 、氧 枪及 供 气 设
和 各 种 自动检 测仪 表 、 电子 称 量装 置等 部 分组 成 。 要分 为供 氧 系 备 、 枪测 试 装 置 、 部供 气 装 置 、 铁 设 备 、 主 副 底 受 废钢 装 料 设 备 、 原 副 统 、 料 系统 、 原 副枪 系统 、 气 回收 系统 、 分分 析 系统 与计 算 机测 料 上料 及投 料 设备 、 化冷 却余 热 回收 设 备 、 收设 备 、 二次 除 尘设 备 以及铁 合 金加 料 设备等 。其 工 艺流 程为 ：
２ 系 统 功 能
系 统对 氧气 项吹 转 炉进 行生 产全 过 程监 视 、 制及 管 理 ， 生 控 对 产 过程 所 有参 数 进行 实 时 监控 、 录 、 记 自动报 表 打 印 ， 操 作 人员 使
得 以全 面 了解生 产过 程 的实 时参 数 ， 准确 把 握转 炉温 度 与炭 含 量 、
［３ 朱 心 雄 ． 由 曲线 曲面 造 型 设 计 ． 京 ： 学 出版 社 ，０ ８ ２ 自 北 科 ２ ０ １］ 吕 希 奎 ， 小 平 ． 战 ０ ｅ Ｇ － ３ 周 实 ｐ ｎ Ｌ三 维 可 视 化 系 统 开 发 与 源 码 精 解 ．
自动化炼钢的原理及应用
自动化炼钢的原理及应用自动化炼钢是指通过计算机控制和自动化设备实现炼钢过程中的各个环节的自动化操作。
它利用先进的传感器、控制系统和执行机构，实现对炼钢过程中的温度、压力、流量、浓度等参数的实时监测和控制，提高生产效率、产品质量和工作环境的安全性。
一、自动化炼钢的原理1. 传感器技术：自动化炼钢过程中，通过使用温度传感器、压力传感器、流量传感器等各种传感器，实现对炉温、气压、液流等参数的实时监测。
传感器将采集到的数据传输给控制系统，以便进行后续的数据处理和控制。
2. 控制系统：自动化炼钢的关键是控制系统。
控制系统通过接收传感器传来的数据，根据预设的控制策略进行数据处理，并输出相应的控制信号。
控制系统可以分为上位机和下位机两部份，上位机负责数据处理和控制策略的制定，下位机负责执行控制信号。
3. 执行机构：自动化炼钢过程中，执行机构根据控制系统的指令，对各个环节进行自动化操作。
常见的执行机构包括电动阀门、液压缸等。
通过控制执行机构的动作，可以实现对炉温、气压、液流等参数的精确控制。
二、自动化炼钢的应用1. 炉温控制：自动化炼钢系统可以通过温度传感器对炉内温度进行实时监测，并通过控制系统对炉温进行精确控制。
这样可以提高炉温的稳定性，减少温度波动对炼钢过程的影响，提高产品质量。
2. 气体控制：自动化炼钢系统可以通过压力传感器对炉内气体压力进行实时监测，并通过控制系统对气体流量进行精确控制。
这样可以保持炉内气体的稳定流动，提高炉内气氛的均匀性，提高炼钢效率。
3. 液流控制：自动化炼钢系统可以通过流量传感器对液流进行实时监测，并通过控制系统对液流进行精确控制。
这样可以保持液流的稳定性，提高炉内液体的均匀性，提高产品质量。
4. 数据分析：自动化炼钢系统可以将传感器采集到的数据进行存储和分析，以便进行生产过程的优化和问题的排查。
通过对数据的分析，可以发现炼钢过程中的潜在问题，并及时采取措施进行调整，提高生产效率和产品质量。
自动化炼钢的原理及应用
自动化炼钢的原理及应用自动化炼钢是指利用先进的自动化技术和设备，对炼钢生产过程进行全面、连续、自动化控制和监测，以提高炼钢生产效率、质量和安全性。
本文将详细介绍自动化炼钢的原理及应用。
一、自动化炼钢的原理自动化炼钢的原理基于先进的控制系统和传感器技术，通过实时监测和控制炼钢过程中的各个环节，以实现高效、精确的生产。
主要原理如下：1. 传感器监测：自动化炼钢系统通过安装在炼钢设备和管道上的各种传感器，实时监测温度、压力、流量、浓度等参数。
传感器将采集到的数据传输给控制系统，为后续的自动化控制提供准确的输入。
2. 控制系统：自动化炼钢系统采用先进的控制系统，如PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（分布式控制系统）等，通过与传感器和执行器的连接，实现对炼钢过程的全面控制。
控制系统根据传感器数据和预设的控制策略，自动调节炉温、合金配比、气体流量等参数，以实现最佳的炼钢效果。
3. 数据分析与优化：自动化炼钢系统通过对传感器数据的实时分析，可以对炼钢过程进行优化。
系统可以识别出潜在的问题和异常情况，并及时采取措施进行调整，以确保炼钢过程的稳定性和安全性。
二、自动化炼钢的应用自动化炼钢技术在现代钢铁工业中得到广泛应用，其优势和应用领域如下：1. 提高生产效率：自动化炼钢系统可以实现炼钢过程的全面自动化控制，减少人工操作和干预，提高生产效率。
系统可以根据实时数据进行优化和调整，最大限度地提高炼钢产量和质量。
2. 提高产品质量：自动化炼钢系统可以精确控制炼钢过程中的各个参数，如温度、合金配比等，以确保产品质量的稳定性和一致性。
系统可以实时监测和调整炼钢过程中的偏差，避免生产出次品钢材。
3. 降低能耗和环境污染：自动化炼钢系统可以通过优化炼钢过程中的能源利用和废气处理，降低能耗和环境污染。
系统可以根据实时数据进行能源消耗分析，并提供相应的优化方案，以减少能源浪费和废弃物排放。
4. 提高工作安全性：自动化炼钢系统可以减少人工操作和接触高温、高压等危（wei）险环境，提高工作安全性。
自动化炼钢的原理及应用
自动化炼钢的原理及应用自动化炼钢是指利用计算机技术和自动化控制系统，对炼钢过程中的各个环节进行自动化控制和监测，以提高生产效率、降低生产成本、提高产品质量和安全性。
本文将详细介绍自动化炼钢的原理和应用。
一、自动化炼钢的原理1. 自动化控制系统自动化炼钢的核心是自动化控制系统，它由计算机、传感器、执行机构和监控设备等组成。
传感器用于实时监测炼钢过程中的温度、压力、流量等参数，将数据传输给计算机。
计算机根据预设的控制策略，通过执行机构控制炼钢过程中的各个参数，实现自动化控制。
2. 数据采集与处理自动化炼钢过程中，需要采集大量的数据，包括原料成分、温度、压力、流量等参数。
这些数据经过采集后，通过计算机进行处理和分析，得出相应的控制策略，并将控制信号传递给执行机构，实现对炼钢过程的自动化控制。
3. 控制策略优化自动化炼钢过程中的控制策略需要不断优化，以提高炼钢过程的效率和产品质量。
通过对历史数据的分析和模型建立，可以优化控制策略，并根据实时数据进行调整，以实现更加精确的控制。
二、自动化炼钢的应用1. 炉温控制自动化炼钢系统可以实时监测炉温，并根据设定的温度范围进行控制。
当炉温超过预设范围时，自动化系统可以通过调整燃料供应和风量等参数，实现炉温的自动控制，提高炼钢过程的稳定性和产品质量。
2. 化学成分控制自动化炼钢系统可以对原料的化学成分进行实时监测，并根据产品要求进行自动控制。
通过调整原料供应和添加剂的投入量等参数，可以实现对炼钢过程中的化学成分进行精确控制，提高产品质量的稳定性和一致性。
3. 能耗优化自动化炼钢系统可以通过对炉温、燃料供应和风量等参数进行实时监测和调整，实现能耗的优化。
通过优化炉温控制和燃料利用率，可以降低能耗，提高生产效率和经济效益。
4. 安全监测与报警自动化炼钢系统可以对炼钢过程中的安全参数进行实时监测，并在出现异常情况时进行报警。
例如，当炉温超过安全范围或压力异常时，系统会自动发出报警信号，以保障生产安全。
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炼钢厂转炉仪表自动化系统概述一、转炉本体仪表主要包括1、2、3#转炉本体顶吹氧气系统、溅渣氮气系统、钢水罐底吹系统、转炉设备冷却水系统、转炉平台CO监测系统、能源测量系统及转炉二次除尘挡风门等的仪表控制。
本系统与其它系统有关的连锁信号通过网络通讯完成数据交换。
本体仪表系统由一个PLC柜（ 7PLC控制柜）和1个端子柜组成。
现场来的电缆先接入端子柜，再由端子柜接至NO.7 PLC 柜。
（1）转炉顶吹氧气系统转炉顶吹系统主要由氧枪、供氧管路、冷却水管路组成。
转炉顶吹氧气系统主要控制设备如下：1)氧枪两套，一用一备2)调节阀3套3)切断阀3套（2）溅渣护炉用氮气系统转炉溅渣系统主要控制设备如下：1)调节阀2套2)切断阀3套（3）转炉氧枪冷却水系统氧枪供水系统为氧枪冷却提供冷却水，当1#（2#）氧枪在工作位时，切断阀打开，当进出水流量偏差大于5吨或，氧枪切断阀关闭。
转炉设备冷却水系统主要控制设备如下：切断阀4套（4）钢水罐底吹系统1)调节阀2套2)切断阀2套（5）转炉平台CO监测系统（6）二次除尘挡风门控制系统调节阀2套二、转炉底吹系统（1）底吹阀门站●主供气管及减压装置底吹阀门站包含两套独立的减压装置；一个是氮气减压装置，另一个是氩气减压装置，每套装置中包含如下设备：气源减压阀及过滤器，气动阀带开、关限位，手动截止阀，自力式调节阀，两个压力变送器及两个压力就地显示表。
该减压装置目的是将外网来的压力高于1.5MPa的压力稳定在1.2MPa左右，稳定后的压力通过进气管分送给八个支管，为防止供气压力及温度带给流量显示的误差，在共用进气管上设有温度与压力指示，并参与流量补偿。
●1～8吹搅流量支管底吹系统共包含8个流量支路，分别接于转炉底部均匀分布的八个透气砖上。
每个流量支管分别包含如下设备：手动阀，旋涡流量计，压力变送器，自力式旁通流量调节阀，流量调节阀，电动切断阀，手动阀，压力就地显示表。
旁通流量调节阀设定的目的是防止该支管堵塞，最小流量设定在12Nm3/h左右；而各支路流量将由PLC根据模型自动设定或由操作人员进行手动设定.若支路的流量＜5Nm3/h，同时该支管压力＞0.95进气总管压力(P030_PV)则认为该支管堵塞，并发出报警信息。
●仪表供气气源来自本体仪表PLC，由该PLC集中显示●转炉角度及位置来自转炉氧枪及倾动PLC（2）工艺系统设备基本参数✧各支管电动切断阀XCV100～XCV800 共8套设备配套：电动机参数AC 220V 8x23W；✧各支管压力变送器（8个）型号：3051TG3A2C21AO4Q8M5P1 检测范围：0～1.6MPa✧进气总管压力变送器（1个）型号：3051TG3A2C21AO4Q8M5P1 检测范围：0～1.6MPa✧总管压力变送器（2个）型号：3051TG3A2C21AO4Q8M5P1 检测范围：0～2.5MPa✧各支管流量变送器（8个）型号：DY015-EALBA2-OD M01T01L2 检测范围：0～100Nm3/h输出信号：4～20mA 通讯方式：HART通信带液晶显示器✧总管自力式压力调节阀（2个）型号：41－23 生产厂家：SAMSON 压力设定范围：0.8～1.6MPa控制范围：1.2MPa✧各支管旁路流量自力式调节阀（8个）型号：45－9 生产厂家：SAMSON 阀前压力范围：1.2MPa 控制范围：0～12Nm3/h✧氮气总管电磁切断阀（1个）厂家配套：AC 220V/气关阀/开限位/关限位✧气动薄膜调节阀（8个）型号：300：01生产厂家：HORA 配气动薄膜执行机构，气源压力＞0.4MPa，配手轮、空气过滤器、SIMENS智能型电气阀门定位器，输入信号4～20mA三、汽化冷却系统120t转炉汽化冷却装置系统组成：循环水系统、蒸汽系统、除氧给水系统、排污及疏放水系统、软水系统、工业水冷却系统、加药系统、取样系统、活动烟罩氮封系统、排汽系统。
（1）给水泵系统1）给水泵出口支管压力检测、报警、联锁2）给水泵出口母管压力检测3）给水泵出口母管流量检测（2）低压强制循环泵系统1）低压强制循环泵出口支管压力检测、报警、联锁2）低压强制循环泵出口母管流量检测（3）高压强制循环泵系统1）高压强制循环泵出口支管压力检测、报警、联锁2）高压强制循环泵出口母管流量检测3）高压强制循环泵出口支管流量检测（4）汽包系统1）汽包本体水温检测与切断阀控制及联锁2）汽包本体蒸汽压力检测与切断阀控制及联锁3）汽包本体液位检测与控制及报警联锁4）汽包加热蒸汽支管压力检测（5）除氧器系统1）除氧器本体水温检测与切断阀控制及联锁2）除氧器本体蒸汽压力检测与切断阀控制及联锁3）除氧器本体液位检测与控制及报警联锁4）除氧器加热蒸汽支管压力检测5）除氧器软水支管压力及流量检测（6）蓄热器系统1）蓄热器蒸汽压力检测与报警2）蓄热器水温检测3）蓄热器水位检测与报警4）蓄热器出口主蒸汽母管压力检测与控制（7）工业水冷却系统1）氧枪口冷却水回水压力检测2）副枪口冷却水回水压力检测3）左下料口冷却水回水压力检测4）右下料口冷却水回水压力检测5）冷却水给水水温检测6）冷却水回水水温检测四、副枪系统（1）副枪系统的构成该系统采用的是由DANIELI-CORUS公司设计生产的, 对冶炼过程中钢水的温度、含碳量、含氧量进行自动测量及自动取样,并通过与静、动态模型结合实现全自动炼钢。
副枪系统(图1)包括4个主要组成部分:(1)一个旋转平台或一台横移小车,上面装有一台卷扬机,用于与平台或小车相连的副枪体的升降;(2)一个带有探头贮箱的自动探头安装系统(图2),可确保探头安全存放,可自动选择探头和将探头自动装到副枪体上;(3)装在转炉烟罩上或位于烟罩上方的设备,如一个副枪水冷插入口、一个密封罩和一台清渣装置;(4)电气和仪表设备,如DIRC,一台用于检测结果记录和解释的计算机。
计算机与可编程序逻辑控制器相连,可作为转炉操作控制室计算机系统的连接设备使用[3]。
下面主要对副枪电气和仪表设备的测量系统硬件组成、测量电气控制系统、测量原理、系统软件进行详细阐述。
副枪测量系统硬件组成副枪测量系统由DIRC5信号处理单元、DIRC 5服务器、副枪系统PLC、测量探头、探头连接器等组成。
其中DIRC 5信号处理单元由模拟量输入、高速A/D转换、信号处理等组成。
为保证系统精度,DIRC5系统配有一套校准装置,完成系统的校验。
（2）系统测量原理当副枪测量系统接收到来自PLC系统的启动测量指令时,首先将测量探头测得的模拟量信号通过模拟量输入模板送到高精度模数转换单元, 然后进入信号处理单元,经过处理后的信号送到测量值显示单元进行显示。
DIRC5的数据采样周期为40ms,采集的数据包括钢水温度、结晶温度(决定碳含量)、钢水中的氧含量、熔池的液位。
整个探头的最长测量时间为24s。
DIRC5信号处理单元是该系统的核心。
当启动信号评价程序后,系统自动进行各个测量系统的评价,采用质量码判断给出测量值及精度。
针对不同的测量信号,采用直接测量评价和间接测量评价两种方式进行数据处理。
直接测量评价对熔池中钢水温度、结晶温度和钢水中的氧含量信号采用直接测量评价的方式。
下面以钢水温度为例进行说明,表1为熔池中钢水温度信号评价的质量码定义。
为了对测量结果进行评价,定义窗口由温度偏差ΔT和时间组成,并将其分成6个时间段,对应7个采样值,根据表1质量码的定义对采样值进行比较评价。
利用质量码规定的窗口,在整个采样曲线上首先与质量码1进行比较,如不相符,则使用质量码2、3或4,重复这个过程;如果找不到相符的质量码,则系统输出测量无效。
表1 熔池中钢水温度信号评价质量码定义Table1The definition of the quality code evaluation of the steel bath temperature结晶温度及钢水中氧含量的信号评价原理与钢水温度类似,在此不再重复。
间接测量评价对于副枪浸入深度,采用间接测量评价获得。
在吹炼结束时,使用TSO 探头进行测量,在测得熔池中钢水温度和熔池钢水中氧含量的同时,通过信号评价系统可得到浸入深度。
其原理是:当探头以低速通过渣与钢水的接合面时,温度信号值和氧含量信号值将产生一个明显的跳变,通过二者曲线跳变关系及信号测量评价,可以间接测量副枪探头的浸入深度,浸入深度由质量码判断[5]。
（3）系统软件功能DIRC5系统的软件由一系列功能模块组成,如图3所示。
主要由主程序模块、扫描模块、测量模块、数据显示模块、数据存储模块和通信模块等组成。
图3 软件结构框图Fig3 The software structure主程序模块创建和释放缓冲存储区,启动、停止和监视DIRC5的整个处理过程。
扫描模块对系统的开关量和模拟量输入信号进行扫描,扫描周期为40ms。
测量模块当副枪执行测量周期时,熔池温度、结晶温度、氧含量和副枪浸入深度通过测量模块完成信息的处理。
测量模块由温度计算、碳含量计算、氧含量计算、副枪浸入深度计算4个子模块组成。
数据存储模块DIRC5信号处理单元的所有数据都进入到通用存储区。
显示模块用于显示存储区里的数据。
通信模块完成两个功能:其一,DIRC5系统与副枪PLC之间的通信,通信协议为ModBus;其二,DIRC5系统与DIRCPC的通信,通信协议为TCP/IP,该模块由数据接收和数据发送两个子模块组成。
（4）副枪的常见硬件故障与处理方法如果在准备位副枪不能测试，但定碳定氧点来信号，需打开副枪连接体与连接件、连接线，用分段排查法找出故障点。
可以校验从39米到49米的6芯电缆，检查插头是否拧紧或是否卡偏；也要检查是否为漏水造成，如果漏水需钳工更换密封圈。
如果探头连上后只有一个连接信号，一般是螺旋导线或连接件进水,吹干或更换掉。
这方面的例子很多，例如2005年3月9日9点10分1# 炉副枪在连接TSC探头时，结晶温度点的信号连接不上，判断线路故障，进行校线，发现其中有一根灰色线断了，但断头处需分段查找。
先查找49米、24米的接头处，发现24米副枪体内接线插头处有一根线脱焊，重新焊接后，连接TSC探头信号正常。
原因副枪连续使用率高，强振动使接线插头处有一根线脱焊，信号中断。
所以当探头连接后无测量信号，更换探头连接器仍不行，一定要检查49米接头处，检查螺旋线接口，探头是否插到底。
需结合程序软件排除的故障如果副枪无法定碳，一般要检查探头连接是否正常，检查副枪氮气吹扫压力也合理时，则要结合DIRC5服务器来排除故障了。
例如2005年9月16日12：42时，操作工反映2#副枪在降枪过程中，枪体上的TSC探头显示无，到达炉内又出现。
后查2#副枪漏水，从DIRC显示来看，在降枪过程中，探头信号已经故障，并且出现氧电势的信号；5秒中后副枪复位循环开始，2秒后转为紧急提枪，出现钢丝绳张力波动，见图2。