1、引言
一鋼廠“平改電”工程經過兩年多緊張的準備、設計、施工和調試后，其電爐系統己于2000年1月正式投產。
該電爐由太鋼二鋼廠60年代末引進的AESA公司的50t電爐改造而成。其基本工藝為爐蓋旋開頂裝料，偏心底出鋼。電爐設備主要
由以下部分組成；爐體、水冷爐蓋、傾動機構、電極升降機構、爐蓋提升旋轉機構、大電流線路、維修裝置、加料裝置、水冷、氣動系統、液壓系統等。
其電氣控制采用電控、儀控及計算機控制三電一體考慮，計算機控制系統由操作員站、三臺可編程控制器和五個遠程I/O站組成。涉及開關量輸入輸出點800多個、模擬量輸入輸出40多路，通過Siemens profibus網絡實現其數據傳遞。
2、工藝及控制功能簡介
電爐是冶金生產的初始環節，目的是將廢鋼和鐵水煉成鋼水，供給生產的下環節——精煉爐，電爐對產品的產量、質量和成本都有直接的影響。其工藝及控制功能見圖1；
該電爐裝料方式為爐蓋旋開式頂裝料，裝料過程完畢后，下降電極，利用電極與爐料之間產生的電弧熔煉爐料，熔煉中可通過爐門吹氧或加料以加溫和改善鋼水成分，出鋼時，傾動爐體，利用偏心底出鋼，鋼水由出鋼車運輸至下一環節。熔煉過程中，爐壁與爐蓋通過水冷方式降溫，爐蓋、爐體以及電極等的各種動作均通過液壓實現。
自動控制方面，冷卻水控制、液壓控制、電極弧流的調節、碳氧槍的控制、油氧燒嘴的控制、數據的傳輸以及溫度、流量等信號的采集與處理均為電爐生產的重要環節。本系統就是對上述參量進行檢測、控制、運算、顯示、報警及記錄。
3、計算機系統控制方式
整個電爐的計算機控制系統采用西門子公司的S7-300可編程序控制器，它通過二個開放的標準化現場總線PROFIBUS-DP網絡連接各個部件，構成分布式集散控制系統，對現場的控制部件實行在線調試、診斷。通過PROFIBUS-S7網絡與上位機實現數據共享，使交流電弧和鋼包精煉爐有機的組成一個整體，實現煉鋼自動化。
控制方式為全線PLC程序控制，實現順控、邏輯控制、聯動和聯鎖，以及信號傳輸、報警和數據采集等，必要時人工（通過按鈕或旋轉開關）參與緊急處置以至停機。PLC作為全線樞紐，必需具備如下的優點；
·實現無接點控制，減少繼電器接觸系絞頻繁出現的接觸不良故障。
·可方便的實現邏輯控制、數字運算。
·擁有大存儲量的內、外存儲器，能建立生產過程的多種數據庫。
·編程較容易，能用多種方式編程。
·能與上位機聯網和完成與各控制單元之間的通訊，實現自動化控制與管理。
·可靠性高，具有故障自診斷的能力。
·可按裝置要求選擇標準模塊進行組合。
·抗干擾能力強，有多種屏蔽和聯鎖措施，適合在電爐強磁場條件下工作。
綜上所述，在控制復雜、數據處理量大的電控系統中，使用大型PLC實現其控制任務，在控制精度、安全性、維護量以及性能價格比方面都是首選方案。
4、計算機系統構成
計算機系統主要由操作員站OS1、OS2，三臺S7-300PLC可編程控制器AS1、ASLAS3，SIEMENS PROFIBUS-S7及PROFIBUS-DP網、檢測及執行元器件組成，并用五臺ET200接收主操作室PLC主機的輸出控制信號，使現場布線簡單化。計算機系統的構成見圖2。
4.1操作員站
操作員站作為系統的人機界面，通過WinCC實現與下位機的對話，通過PROFIBUS-S7網對系統進行實時監控。本系統選用臺灣研華公司生產的ADVANTECH610工業型計算機及SIEMENS網絡通訊卡CP-5412實現與PLC的數據共享。
4.2PLC可編程控制器
系統采用三臺SIEMENS S7-300可編程控制器AS1、AS2、AS3實現對電爐的基礎控制，其配置主要有主機架、擴展機架、電源、CPU、接口模塊、通訊模塊、以及數字量輸入/輸出模塊和模擬量輸入/輸出模塊等。
4.2.1 AS1（S7-315-2DP）用于實現爐體的基本控制，設置以下PROFIBUS-DP遠程：
·ET200M-1；液壓泵站的控制
·ET200M-2；液壓閥臺的控制
·ET200M-3；爐前操作的控制
·ET200M-4；爐后操作的控制
·ET200M-5；碳氧槍操作的控制。
4.2.2 AS2（S7-315）用于實現電極系統的調節
電極調節是電爐煉鋼的關鍵所在，由一臺S7-300獨自組成電弧爐的一個自動控制系統，完成對電弧爐內弧電流及電壓的調節，系統中另設計有一套手動調節控制，在非正常情況下，可脫機手動對電極進行人工升降操作。
一鋼廠“平改電”工程經過兩年多緊張的準備、設計、施工和調試后，其電爐系統己于2000年1月正式投產。
該電爐由太鋼二鋼廠60年代末引進的AESA公司的50t電爐改造而成。其基本工藝為爐蓋旋開頂裝料，偏心底出鋼。電爐設備主要
由以下部分組成；爐體、水冷爐蓋、傾動機構、電極升降機構、爐蓋提升旋轉機構、大電流線路、維修裝置、加料裝置、水冷、氣動系統、液壓系統等。
其電氣控制采用電控、儀控及計算機控制三電一體考慮，計算機控制系統由操作員站、三臺可編程控制器和五個遠程I/O站組成。涉及開關量輸入輸出點800多個、模擬量輸入輸出40多路，通過Siemens profibus網絡實現其數據傳遞。
2、工藝及控制功能簡介
電爐是冶金生產的初始環節，目的是將廢鋼和鐵水煉成鋼水，供給生產的下環節——精煉爐，電爐對產品的產量、質量和成本都有直接的影響。其工藝及控制功能見圖1；
該電爐裝料方式為爐蓋旋開式頂裝料，裝料過程完畢后，下降電極，利用電極與爐料之間產生的電弧熔煉爐料，熔煉中可通過爐門吹氧或加料以加溫和改善鋼水成分，出鋼時，傾動爐體，利用偏心底出鋼，鋼水由出鋼車運輸至下一環節。熔煉過程中，爐壁與爐蓋通過水冷方式降溫，爐蓋、爐體以及電極等的各種動作均通過液壓實現。
自動控制方面，冷卻水控制、液壓控制、電極弧流的調節、碳氧槍的控制、油氧燒嘴的控制、數據的傳輸以及溫度、流量等信號的采集與處理均為電爐生產的重要環節。本系統就是對上述參量進行檢測、控制、運算、顯示、報警及記錄。
3、計算機系統控制方式
整個電爐的計算機控制系統采用西門子公司的S7-300可編程序控制器，它通過二個開放的標準化現場總線PROFIBUS-DP網絡連接各個部件，構成分布式集散控制系統，對現場的控制部件實行在線調試、診斷。通過PROFIBUS-S7網絡與上位機實現數據共享，使交流電弧和鋼包精煉爐有機的組成一個整體，實現煉鋼自動化。
控制方式為全線PLC程序控制，實現順控、邏輯控制、聯動和聯鎖，以及信號傳輸、報警和數據采集等，必要時人工（通過按鈕或旋轉開關）參與緊急處置以至停機。PLC作為全線樞紐，必需具備如下的優點；
·實現無接點控制，減少繼電器接觸系絞頻繁出現的接觸不良故障。
·可方便的實現邏輯控制、數字運算。
·擁有大存儲量的內、外存儲器，能建立生產過程的多種數據庫。
·編程較容易，能用多種方式編程。
·能與上位機聯網和完成與各控制單元之間的通訊，實現自動化控制與管理。
·可靠性高，具有故障自診斷的能力。
·可按裝置要求選擇標準模塊進行組合。
·抗干擾能力強，有多種屏蔽和聯鎖措施，適合在電爐強磁場條件下工作。
綜上所述，在控制復雜、數據處理量大的電控系統中，使用大型PLC實現其控制任務，在控制精度、安全性、維護量以及性能價格比方面都是首選方案。
4、計算機系統構成
計算機系統主要由操作員站OS1、OS2，三臺S7-300PLC可編程控制器AS1、ASLAS3，SIEMENS PROFIBUS-S7及PROFIBUS-DP網、檢測及執行元器件組成，并用五臺ET200接收主操作室PLC主機的輸出控制信號，使現場布線簡單化。計算機系統的構成見圖2。
4.1操作員站
操作員站作為系統的人機界面，通過WinCC實現與下位機的對話，通過PROFIBUS-S7網對系統進行實時監控。本系統選用臺灣研華公司生產的ADVANTECH610工業型計算機及SIEMENS網絡通訊卡CP-5412實現與PLC的數據共享。
4.2PLC可編程控制器
系統采用三臺SIEMENS S7-300可編程控制器AS1、AS2、AS3實現對電爐的基礎控制，其配置主要有主機架、擴展機架、電源、CPU、接口模塊、通訊模塊、以及數字量輸入/輸出模塊和模擬量輸入/輸出模塊等。
4.2.1 AS1（S7-315-2DP）用于實現爐體的基本控制，設置以下PROFIBUS-DP遠程：
·ET200M-1；液壓泵站的控制
·ET200M-2；液壓閥臺的控制
·ET200M-3；爐前操作的控制
·ET200M-4；爐后操作的控制
·ET200M-5；碳氧槍操作的控制。
4.2.2 AS2（S7-315）用于實現電極系統的調節
電極調節是電爐煉鋼的關鍵所在，由一臺S7-300獨自組成電弧爐的一個自動控制系統，完成對電弧爐內弧電流及電壓的調節，系統中另設計有一套手動調節控制，在非正常情況下，可脫機手動對電極進行人工升降操作。
