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氧枪事故提枪PLC冗余改造

摘要：龙钢公司炼钢新区5#、6#氧枪为公司级关键设备，采用罗克韦尔

1756PLC控制，事故提枪设计能满足正常生产、系统断电及氧枪正常使用过程中

控制、动力传动等方面出现故障。一旦PLC出现故障，正常提枪与事故提枪均不

会动作，操作不当会造成重大安全生产事故。改造安装一套西门子200PLC，将事

故提枪与正常升降控制分离，保证安全生产需求。

关键词：氧枪；PLC；电磁阀

1氧枪控制系统简述

氧枪是转炉炼钢的关键设备，它的性能好坏与使用寿命直接关系到炼钢的质

量与效率。氧枪系统设备包括氧枪升降小车、氧枪横移小车和氧枪横移小车锁定

电液推杆。其中两台氧枪横移车和两台氧枪升降小车（左右装配），正常生产时，

一台工作（位于转炉中心上方），一台备用（位于待机位），交替使用；介质供

应系统包括氧枪冷却水、氧气、氮气阀门站及管道等。

氧枪升降的控制，氧枪变频装置采用矢量控制方式氧枪部分共有两台电动机，

一台工作，一台备用，采用二对二方式，即每台变频器可分别对应每台电动机。

氧枪控制通过氧枪变频柜来控制卷扬系统的电动机工作。氧枪变频柜内主要

有变频断路器、风机接触器和接触器、两个电抗和变频器（带制动电阻）。变频

器是由罗克韦尔1756系列PLC控制的，信号由control网络传到变频器。氧枪

的提升靠正常电机和事故电机动作。

龙钢公司炼钢新区5#、6#氧枪采用罗克韦尔1756PLC控制，氧枪为公司

级关键设备，氧枪吹炼时环境温度处于1500°1600°，钢渣喷溅严重，水汽

等安全联锁必须保证完好。氧枪正常提升用AB700S系列519A变频器拖动一台

132KW电机，事故状态下，选用荣凯川仪UPS加EPS控制，由三菱FR740系列

22KW变频器拖动一台15KW事故提升电机，提升氧枪。这种设计能满足正常生产、

系统断电及氧枪正常使用过程中控制、动力传动等方面出现故障。

2目前存在问题

目前龙钢炼钢厂新系统5#、6#转炉氧枪升降事故提枪一次电源由EPS不间断

电源提供，二次控制回路均由UPS不间断电源供给转炉本体1套AB-PLC单独进

行控制。正常情况下（AB-PLC无故障），当氧枪在吹炼期间因市电掉电或外部其

它原因造成氧枪不能正常提升时，可利用事故提枪，通过AB-PLC控制事故变频

器、离合器、抱闸，再将EPS电源供给事故提升电机，确保异常情况下氧枪安全

提出转炉。但此控制方式若该套PLC直接故障不能及时恢复时，将会出现转炉整

个控制系统瘫痪，事故提枪也不能正常提升，氧枪将无法动作提出转炉，这样会

导致正在吹炼期间的氧枪烧坏，致使炉内进水造成极大的安全隐患，从而发生转

炉爆炸事故，并造成钢水报废。

3改造方案

若要实现AB-PLC控制系统故障后零时间自动切换，需在原AP-PLC控制系统

基础上做冗余PLC方案，不仅成本较高，而且要求生产全部停产方能改造，对整

个生产系统影响较大，因此本次改造主要针对原AP-PLC控制系统存在不足，通

过新安装一套西门子200PLC，对氧枪事故提枪部分编写程序独立进行控制，同时

利用UPS不间断电源对其控制部分进行供电，保证了在供电系统断电或原AP-PLC

故障状态下可利用西门子PLC控制将氧枪安全可靠地提出转炉至安全位置。

此方案的应用最大限度的节约了成本，改造费用仅为一套西门子200PLC、继

电器及少量电缆，且均利用检修间隙时间逐步进行改造，对生产系统影响几乎为

零。

4PLC控制系统设计

4.1确定输入/输出设备

4.1.1事故提枪控制所需输入数字量信号

(1)事故提枪信号：通过外部事故提枪按钮将事故提枪信号输入至PLC。

(2)氧枪工作位（A枪、B枪）：该氧枪必须为在线氧枪，在线氧枪由现场限

位开关给定来判断其是否在工作位；

(3)氧枪上极限（A枪、B枪）：该氧枪所在位置不在上极限，上极限作为正

常提枪或事故提枪时的上升限制位，当氧枪在正常上升或事故提枪上升至该位置

时将不能继续上升，氧枪自动停止。

(4)离合器反馈信号（A枪、B枪）：动作过程中检测到离合器电磁阀反馈信

号后，事故电机接触器才能吸合，方能进入下一动作程序。

(5)接触器反馈信号（A枪、B枪）：在检测到离合器电磁阀反馈信号后，事

故电机接触器才能吸合，500ms后，检测到事故电机