1、引 言

    IPC是專門為工業現場而設計的計算機，它具有以下特點：機箱采用鋼結構，有較高的防磁、防塵、防沖擊的能力；模塊化結構，機箱內有專用底版，底版上有pci和isa插槽；配備專用電源，有較強的抗干擾能力；適用于工業在線環境條件下的連續工作。轉爐煉鋼監控系統是以IPC工控機為中心，對轉爐吹煉過程中爐渣泡沫化程度及吹煉時間、槍位、加渣料等工藝參數進行在線監控，在顯示器上跟蹤顯示造渣過程的音強變化曲線，進行噴濺和返干等非正常爐況的預報，指導操作人員進行爐前操作，提高操作水平。

2、系統原理     
        
    2.1 監測原理

    用放置在爐口的波道管信息引導裝置拾取爐內吹煉時的噪聲信號，經放大濾波和轉換處理，將代表造渣特性的音強信號送IPC工控機分析處理，在計算機顯示器上跟蹤顯示造渣過程的音強變化曲線；在吹煉到5分鐘時，自動顯示噴濺預警線、返干預警線，如果采集的實時信號曲線在二條預警線行走，即可得到較佳的化渣效果。若有返干或噴濺的趨勢，操作工可提前采取加料或降槍等操作，以優化煉鋼操作，同時顯示器畫面提示報警信息。

    2.2 采樣信號的數字濾波處理

    在轉爐吹煉過程中，影響檢測準確度的因素也是很復雜的，除氧槍位置、氧壓等參數外，還有操作及原料的穩定性、環境噪聲干擾等隨機性因素的影響。因此，在硬件方面我們采用了低通濾波器，它可在一定頻帶范圍內，能夠代表造渣特性的信號經放大送入IPC工控機；在軟件方面，采用中值數字濾波。

    2.3 噴濺及返干預警線的確定

    在轉爐冶煉過程中，安裝在爐口處拾音器得到的爐內“噪聲”強度與渣厚成正比。開始吹煉時，渣面實際就是鐵水液面，此時聲強較大，隨著泡沫形成渣面逐漸上升，音強降低。通過大量實測修正，就可以找到所對應于實際爐況中發生噴濺與返干的臨界音強值。在每次冶煉過程中，噴濺和返干預警線的設定值自適應調節。若某一段時間的音強值高于噴濺預警線時就會發生噴濺；若某一段時間的音強值低于返干預警線時，就會發生返干。

3、IPC監控系統實現

    3.1 硬件系統的配置

    硬件系統由波道管信息引導裝置、音強化渣轉換儀器、高速模/數轉換、開關量輸入輸出接口、串行輸入接口、主機及其外設所組成。

    波道管信息引導裝置由兩部分組成，一是自動防堵吹掃，保護拾音器的循環水冷卻回路；另一個是拾音器，它直接拾取爐內氧氣的主流股的噪聲信息裝置。波道管信息引導裝置安裝在爐口處，具有耐熱隔音和防渣功能，由拾音器采集到的爐內吹煉噪音，經轉換成電信號后，通過屏蔽電纜送至音強化渣轉換儀器。噪音經音強化渣轉換儀器選頻、濾波、放大、整形后，通過高速模/數接口送給IPC機；開吹信號、出鋼信號、倒渣信號經開關轉換送給計算機；氧槍位、氮流量、氧流量等信號，經光隔ａ/ｄ轉換后送IPC機。IPC工控機有較高的防磁、防塵、防沖擊、防高溫的能力，能適應于現場惡劣的環境。主板cpu具有高性能、低成本、低功耗、高可靠性等優點；系統支持板可以擴展IPC系統的rom虛盤，為用戶提供必要的工具，并具有熱啟動及時鐘支持兩組功能；接口采用光電隔離，系統性能穩定安全可靠，投資費用低。根據需要IPC工控機可和上位機進行通訊，構成具有控制和管理雙重功能的控制系統。系統的構成框圖如圖1所示。

圖1 系統硬件構成圖

    3.2 軟件設計

    系統應用軟件使用c++編制，采用模塊化結構，系統運行可靠高效，為滿足現場操作工操作方便，在不使用鍵盤操作的情況下，可按系統復位鍵自動進入系統運行狀態。用戶界面友好,以柱圖、曲線等圖形方式顯示，直觀快捷。系統運行中可以在顯示器上同時顯示班別、爐號、日期、時間、音強實時造渣曲線及氧槍位置柱形圖等。當程序進入監控狀態后，彩色屏幕上立即顯示造渣過程的音強曲線。兩分鐘后，自動在屏幕上畫出噴濺及返干的預警線。操作工根據彩色屏幕上給出的信息，如能控制在預警線的范圍內，則可保證不會發生噴濺和返干等非正常爐況。當音強曲線超出預警線的范圍，就有可能發生噴濺或返干，操作工應立即采取相應的措施，以避免不正常爐況的發生。系統應用軟件的設計流程圖如圖2、圖3所示。

圖2  中斷服務程序

圖3 主程序流程圖

    3.3 系統的運行效果及特點

    (1)生產運行情況：系統投入運行，在實際應用中，經統計計算所噴濺預報命中率為85％，返干預報命中率為95％。

    (2)系統的功能與特點：系統操作簡單，一次信息引導裝置具有抗高溫、防堵塞功能，現場日常維護工作量很小；系統能適應現場惡劣環境，穩定可靠地連續運行，故障率極低；系統結構為組合式，便于安裝及維護；人機聯系清晰直觀，可全過程顯示爐內造渣的動態趨勢，并可打印記錄曲線，為生產調度提供了依據；系統應用軟件實用性強，且便于擴展及開發，并備有上位機接口，可為轉爐靜態或動態控制提供有關參數；功能/價格比高，有靈活調整的功能，便于因地制宜推廣應用。

4、結束語

    基于IPC的轉爐噪聲督導吹煉系統有較強的適應能力，可根據不同的應用對象，指導爐前操作。近幾年在全國數家煉綱廠推廣應用取得了明顯的經濟效益社會效益。