一、 引言

　　隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電能、油汽、煤炭已經(jīng)成為生活和生產(chǎn)中不可或缺的部分，其應(yīng)用程度標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家的科研能力和發(fā)展水平。由于對(duì)能源需求量的與日俱增和能源的日益緊迫，而且隨著大批高精尖IT生產(chǎn)技術(shù)的崛起，人們逐漸開(kāi)始重視能源利用的質(zhì)量特質(zhì)。長(zhǎng)期以來(lái)，煉鋼行業(yè)因?yàn)楹哪芨摺⑽廴敬笄乙拇罅坎豢稍偕Y源而受到“排擠”。

　　在以往的煉鋼控制系統(tǒng)中，多采用不同的電氣分類分點(diǎn)控制，而這種控制方式多以繼電接觸器控制，它所使用的繼電器不但數(shù)量多、耗電量大、控制配電系統(tǒng)體積大，而且繼電器的觸點(diǎn)為機(jī)械觸點(diǎn)，工作頻率低、可靠性差、壽命短、很容易造成系統(tǒng)故障，特別的是這種系統(tǒng)多采用固定接線的硬件實(shí)現(xiàn)控制邏輯，對(duì)某些特殊要求的工藝控制不能滿足要求。PLC系統(tǒng)，綜合了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、通信技術(shù)以及傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)，更是以微處理器為核心，體現(xiàn)當(dāng)代社會(huì)高效、節(jié)能等特點(diǎn)。這種新型的自動(dòng)化控制裝置具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用靈活、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為了現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱之一。

二、PLC自動(dòng)化應(yīng)用

　　鋼鐵冶煉廠內(nèi)有大量的大功率電磁起重機(jī)以及大功率電動(dòng)機(jī)，當(dāng)然也少不了大功率的冶煉爐，主要是中頻感應(yīng)電爐以及高頻感應(yīng)電爐，這也是煉鋼行業(yè)耗能的主要原因。

2.1電弧爐電流自動(dòng)調(diào)節(jié)

　　電弧爐電流自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程：根據(jù)冶煉工藝要求的精密度，對(duì)多圈電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)電流設(shè)定值大于電流實(shí)際值時(shí)，這兩個(gè)信號(hào)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊送入CPU 中，并在PLC 內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)電流的正差值信號(hào)，該差值使電極下降，以增大電弧爐電流，直到電弧爐電流的實(shí)際值等于電弧爐電流的設(shè)定值為止。當(dāng)電流設(shè)定值小于電流實(shí)際值時(shí)，在PLC 內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)電流的負(fù)差值信號(hào)，該差值信號(hào)通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和功率放大板驅(qū)動(dòng)伺服閥，使電極上升，以減小電弧爐電流，直到電弧爐電流的實(shí)際值等于電弧爐電流的設(shè)定值為止。

2.2電極升降速度自動(dòng)調(diào)節(jié)

　　電極升降速度自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程：當(dāng)發(fā)生短路現(xiàn)象時(shí)，電弧爐電流的實(shí)際值大于電弧爐電流的設(shè)定值，此時(shí)通過(guò)PLC送出的負(fù)差值信號(hào)最大，在這個(gè)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下電極上升的速度將以程序中設(shè)定的最大自動(dòng)上升速度提升電極。電極在上升的過(guò)程中，電弧爐電流逐步減小，則PLC 送出的負(fù)差值信號(hào)也逐步減小，電極上升的速度也逐步減慢；當(dāng)電弧爐電流的實(shí)際值小于電弧爐電流的設(shè)定值時(shí)，在這個(gè)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下電極下降，實(shí)際值小于設(shè)定值越多，差值信號(hào)越大，電極下降的速度也越快。

2.3PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的節(jié)能體現(xiàn)

　　PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)在鋼鐵冶煉廠發(fā)揮著巨大的作用，在電能利用及節(jié)能反面主要體現(xiàn)在：電爐在加熱初始啟動(dòng)后運(yùn)行，當(dāng)電爐達(dá)到所設(shè)定的條件30秒后停止，所設(shè)定的滯后停止時(shí)間的目的是為電爐組在下一輪的啟動(dòng)提供良好的條件。在恒定條件待機(jī)的過(guò)程中，電爐則保持良好的供熱運(yùn)行狀態(tài)。除此之外，冷卻水系統(tǒng)還采用了PID 溫度調(diào)節(jié)控制，以檢測(cè)冷卻水的出水溫度來(lái)控制冷卻塔的啟停，其作用是穩(wěn)定電爐在降溫階段的制冷效率。在電爐重新啟動(dòng)時(shí)，加熱系統(tǒng)也隨即啟動(dòng)。此動(dòng)作不斷重復(fù)，直至PLC 接收到關(guān)閉信號(hào)為止。

三、PLC自動(dòng)化節(jié)能及結(jié)果

　　鋼鐵冶煉廠能耗大也和在加熱過(guò)程中產(chǎn)生比較高的諧波有關(guān)，能否抑制諧波產(chǎn)生有著重要意義。在使用原來(lái)的繼電系統(tǒng)是，由于電石爐、電弧爐加熱原料時(shí)電爐的三相電極很難同時(shí)接觸到高低不平的爐料，使得燃燒不穩(wěn)定，會(huì)引起三相負(fù)荷不平衡，產(chǎn)生諧波電流，經(jīng)變壓器的三角形聯(lián)結(jié)線圈而注入電網(wǎng)。其中的諧波，平均可達(dá)基波的12%～25%，最大可達(dá)45%，所以工廠在開(kāi)工時(shí)整個(gè)相電壓、相電流中的奇次諧波含量就非常高。該廠就是用使用了一套無(wú)源濾波器來(lái)抑制諧波。這種濾波器雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)便利、成本低，但是仍然無(wú)法獲得比較滿意的效果。

　　PLC自動(dòng)化系統(tǒng)能夠很好的減少諧波的產(chǎn)生，在這次的實(shí)際測(cè)試，工程師到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，該煉鋼廠正在使用的是一臺(tái)中頻感應(yīng)電弧爐。經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)在使用該系統(tǒng)調(diào)控后雖然仍有諧波產(chǎn)生，但平均只有基波的8%～17%，最大也只有37%，按有無(wú)源濾波器的效果更好，達(dá)到的較為滿意的程度。

　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察和記錄，經(jīng)過(guò)這次測(cè)試對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在使用PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)后，雖然煉鋼系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，有大量的高溫?zé)煔馐篃釗p失，但電弧爐冶煉過(guò)程中最大的一部分能量損失大大的降低，通過(guò)預(yù)熱和自動(dòng)斷電系統(tǒng)控制的煉鋼爐電耗也大大降低。根據(jù)實(shí)測(cè)進(jìn)行簡(jiǎn)單估算，電弧爐每增加100℃，節(jié)約電能約20KWh/t。另外，采用PLC系統(tǒng)后，熔融態(tài)的鐵帶走的能量可以被回收利用來(lái)加熱廢鋼，一般來(lái)講，廢鋼預(yù)熱沒(méi)增加100℃可節(jié)約電能10KWh/t左右。所以總的來(lái)說(shuō)PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用使能量得到有效地利用，節(jié)能運(yùn)行效果比較好。

四、結(jié)語(yǔ)

　　PLC自動(dòng)控制的使用對(duì)改造傳統(tǒng)煉鋼技術(shù)，在節(jié)約能耗、提升質(zhì)量、降低污染等方面實(shí)現(xiàn)了新突破。PLC 控制系統(tǒng)中還兼?zhèn)鋽U(kuò)容功能，在外接硬件更改成變頻器時(shí)，就可以驅(qū)動(dòng)更大功率的系統(tǒng)，從而通過(guò)多種節(jié)能的措施，使煉鋼系統(tǒng)的節(jié)能效果達(dá)到最大化。這也是適應(yīng)新的發(fā)展形勢(shì)的需求，只有通過(guò)應(yīng)用感應(yīng)爐大規(guī)模鋼鐵冶煉新技術(shù)，有針對(duì)性地改造傳統(tǒng)的煉鋼技術(shù)，才能在提升質(zhì)量、降低污染和節(jié)約能耗等方面創(chuàng)新，并取得了明顯的突破。