一、 引言

　　隨著社會的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進步，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)志著一個國家的科研能力和發(fā)展水平。由于對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，人們逐漸開始重視能源利用的質(zhì)量特質(zhì)。長期以來，煉鋼行業(yè)因為耗能高、污染大且要消耗大量不可再生資源而受到“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，而且繼電器的觸點為機械觸點，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現(xiàn)控制邏輯，對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)代計算機技術(shù)、自動化控制技術(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)代社會高效、節(jié)能等特點。這種新型的自動化控制裝置具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、使用靈活、可靠性高、抗干擾能力強等優(yōu)點，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)自動化的三大支柱之一。

二、PLC自動化應(yīng)用

　　鋼鐵冶煉廠內(nèi)有大量的大功率電磁起重機以及大功率電動機，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電弧爐電流自動調(diào)節(jié)

　　電弧爐電流自動調(diào)節(jié)過程：根據(jù)冶煉工藝要求的精密度，對多圈電位器進行調(diào)節(jié)。當(dāng)電流設(shè)定值大于電流實際值時，這兩個信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊送入CPU 中，并在PLC 內(nèi)部產(chǎn)生一個電流的正差值信號，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)定值小于電流實際值時，在PLC 內(nèi)部產(chǎn)生一個電流的負差值信號，該差值信號通過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和功率放大板驅(qū)動伺服閥，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電極升降速度自動調(diào)節(jié)

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

2.3PLC自動控制系統(tǒng)的節(jié)能體現(xiàn)

　　PLC自動控制系統(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后運行，當(dāng)電爐達到所設(shè)定的條件30秒后停止，所設(shè)定的滯后停止時間的目的是為電爐組在下一輪的啟動提供良好的條件。在恒定條件待機的過程中，電爐則保持良好的供熱運行狀態(tài)。除此之外，冷卻水系統(tǒng)還采用了PID 溫度調(diào)節(jié)控制，以檢測冷卻水的出水溫度來控制冷卻塔的啟停，其作用是穩(wěn)定電爐在降溫階段的制冷效率。在電爐重新啟動時，加熱系統(tǒng)也隨即啟動。此動作不斷重復(fù)，直至PLC 接收到關(guān)閉信號為止。

三、PLC自動化節(jié)能及結(jié)果

　　鋼鐵冶煉廠能耗大也和在加熱過程中產(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。在使用原來的繼電系統(tǒng)是，由于電石爐、電弧爐加熱原料時電爐的三相電極很難同時接觸到高低不平的爐料，使得燃燒不穩(wěn)定，會引起三相負荷不平衡，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，平均可達基波的12%～25%，最大可達45%，所以工廠在開工時整個相電壓、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源濾波器來抑制諧波。這種濾波器雖然結(jié)構(gòu)簡單、維護便利、成本低，但是仍然無法獲得比較滿意的效果。

　　PLC自動化系統(tǒng)能夠很好的減少諧波的產(chǎn)生，在這次的實際測試，工程師到達現(xiàn)場經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)，該煉鋼廠正在使用的是一臺中頻感應(yīng)電弧爐。經(jīng)檢測發(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%，按有無源濾波器的效果更好，達到的較為滿意的程度。

　　根據(jù)現(xiàn)場觀察和記錄，經(jīng)過這次測試對比發(fā)現(xiàn)，在使用PLC自動化控制系統(tǒng)后，雖然煉鋼系統(tǒng)在運行過程中，有大量的高溫?zé)煔馐篃釗p失，但電弧爐冶煉過程中最大的一部分能量損失大大的降低，通過預(yù)熱和自動斷電系統(tǒng)控制的煉鋼爐電耗也大大降低。根據(jù)實測進行簡單估算，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加熱廢鋼，一般來講，廢鋼預(yù)熱沒增加100℃可節(jié)約電能10KWh/t左右。所以總的來說PLC自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用使能量得到有效地利用，節(jié)能運行效果比較好。

四、結(jié)語

　　PLC自動控制的使用對改造傳統(tǒng)煉鋼技術(shù)，在節(jié)約能耗、提升質(zhì)量、降低污染等方面實現(xiàn)了新突破。PLC 控制系統(tǒng)中還兼?zhèn)鋽U容功能，在外接硬件更改成變頻器時，就可以驅(qū)動更大功率的系統(tǒng)，從而通過多種節(jié)能的措施，使煉鋼系統(tǒng)的節(jié)能效果達到最大化。這也是適應(yīng)新的發(fā)展形勢的需求，只有通過應(yīng)用感應(yīng)爐大規(guī)模鋼鐵冶煉新技術(shù)，有針對性地改造傳統(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。