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1、西门子PLC在板坯连铸系统中的应用ronggang导语：随着连铸机技术的不断进步，使得冶金行业对连铸的高效化有了更高的要求一、概述进入21世纪以来，随着连铸机技术的不断进步，使得冶金行业对连铸的高效化有了更高的要求。进步连铸的自动化程度，对保证铸坯质量、进步连铸机的劳动消费率、增加铸机的金属收敛率，以及减少工人劳动强度都起到至关重要的作用。柳钢转炉厂的4#板坯连铸机，属于立弯式直弧形连铸机，弧形半径达9米，可消费宽14001800毫米、厚180250毫米规格的板坯。在该板坯的自动化控制系统中，西门子PLC及其网络以其接口简单、组态方便、编程轻易、实时性强而得到广泛应用。二、消费工艺简介工艺流程
2、图如：三、系统介绍根据板坯连铸机消费工艺的特点，该自动化信息系统分为二级，即1级根底自动化系统和2级经过控制计算机系统，带有局部治理功能。L1是一套完好的电/仪一体化控制系统，其主要作用包括：一、完成各工艺装置的逻辑/顺序控制和操纵，工艺参数的设置；二、工艺参数、设备状态的显示和报警及工艺流程画面的监控；三、经过控制及计算机的通讯等。L2的功能包括铸机的模型计算、参数设定、质量跟踪等。在网络配置上，上位机winccc操纵站与PLC之间通过光纤收发器转换为100Mbps的工业以太网IndustryEthernet相连，通过TCP/IP协议实现数据交换。各PLC的CPU之间的数据分享通过MPI接口
3、连接实现。PLC与远程I/O、变频器之间的通讯通过Profibus-DP网实现。Profibus-DP主要用于工业自动化系统的高速数据传送，实现调节和控制功能，是一种高速低本钱通讯，用于设备级控制系统与分散式I/O的通讯，是计算机网络通讯向现场级的延伸。该系统网络图如下所示：1、人机接口HMI自动化控制系统软件采用SIEMENS公司的PCS7V5.2软件包，PLC控制系统软件采用STEP7V5.2版本编程，上位机HMI监控系统采用WinCCV5.1版本编程。该系统通过软件组态编程实现经过控制所必要的全部监控功能，包括浇注经过中各种设备状态和相关参数的动态显示、电气设备的CRT操纵及显示、操纵形
4、式的选择以及故障报警、操纵记录、实时趋势和历史趋势曲线等。进而知足工艺模型自动控制、工况监测、平安消费、介质消耗计量等要求，实现自动化系统的人机接口功能。2、根底自动化系统由于西门子PLC具有可靠性高，抗干扰才能强；编程方便，功能完善，易于使用；控制系统设计、安装、调试方便；维修方便，维修工作量小；适应性强，应用灵敏等特点，所以该控制系统以西门子PLC控制装置为核心。该系统由公用PLC、铸流PLC、仪表PLC、切割PLC和各远程站组成，各PLC采用德国西门子公司最新型的PLCS7-400、300系列产品，远程站I/O采用德国图尔克的产品，各局部PLC的主要功能如下：公用PLC：主要完成对大包回
5、转台及包盖的旋转、升降的控制，中间罐车行走、升降、横移对中控制，液压系统控制，切割前、切割下、切割后和出坯辊道、推钢机的控制，脱引锭装置，引锭杆存放及对中装置以及切头切尾输出装置的控制。铸流PLC：主要完成扇形段213段的驱动辊升降和传动控制，夹紧辊的压力转换控制、引锭杆及铸坯位置的跟踪控制、结晶器调宽和振动控制。仪表PLC：主要完成结晶器冷却水流量和压力的控制、二次设备冷却水、二次喷淋水的流量调节和压力的控制，以及其他经过参数的设定、收集、监视及回路调节等。切割PLC：主要完成对火焰切割机大车行走、切割枪的行走、定位控制，切割下辊道的升降，切割后辊道的控制。各远程站：主要是根据控制功能区域的
6、不同，把整个系统划分为分散式的控制单元，利用Profibus总线将PLC所要收集和控制的点分散到现场操纵台、箱中。在现场操纵台、箱内如大包操纵台、切割操纵台、出坯操纵台等设置I/O站，实现分散远程控制，这样由操纵台、箱通过端子外引的控制电缆可大大减少，不但系统简单可靠,还节省投资，方便维护。3、调速传动控制系统电气传动采用的是西门子公司SIMOVERTMASTERDRIVES6SE70系列的和MICROMASTER440系列的全数字矢量控制变频调速装置。440系列的变频器主要用在火焰切割机上，其余的都用6SE70系列变频器控制。MICROMASTER440通用型变频器由微处理器控制，并采用具有
7、当代先进技术程度的绝缘栅双极晶体管IGBT作为功率输出器件。因此，具有很高的运行可靠性和功能的多样性，全面完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护。四、主要控制功能讲明1、大包回转台及中间罐车控制装有合格钢水的钢水包，由行车吊至大包回转台钢包臂上，包臂旋转至浇注位，等待浇铸。预热好的中间罐由中间罐车运送至结晶器上方，中间罐下降，对中就位。钢水罐下降后手工开启滑动水口，钢水经长水口进入中间罐。待中间罐内钢水到达一定重量后人工翻开中间罐塞棒，钢水通过浸入式水口流入结晶器内。2、送引锭、脱引锭控制送引锭：发出自动送引锭指令后，引锭杆存放小车向下反转运行，将引锭杆送入到切割后辊道上。到位后小车停
8、顿，4个对中缸推出进展对中，然后切割后、切割下、切割前辊道启动，以30米/分的速度将引锭杆送入到程度扇形段内。当引锭杆尾部分开2#光电管时，切割后辊道停顿。当引锭杆头部到达1#光电管时，切割前和切割下辊道停顿运转。待操纵台发出确认指令后，辊道以5米/分的速度向扇形段内运行，同时安装在2、7、13段的编码器开场跟踪，扇形段传动辊逐段压下，将引锭杆夹住送入结晶器下口。脱引锭：当引锭杆从扇形段出来到达1#光电管时，脱引锭装置将引锭头与铸坯别离，引锭杆被快速送到切割后辊道上，当引锭杆到达2#光电管时切割后辊道停顿，然后引锭杆存放小车向上运行将引锭杆侧移存放，等待下一浇次使用3、火焰切割机自动切割控制自
9、动状态下，红外定尺系统给火焰切割机的PLC发出信号，火焰切割机开场预压紧，并且切割枪运动至铸坯边沿进展定位，预热氧阀和煤气阀翻开。到达定尺间隔后火焰切割机的压头压下，粒化水和切割氧翻开，开场切割铸坯。当切割枪到达切割下辊道边沿时，切下辊往下摆，待切割枪分开切下辊后又向上摆回到原位。1#、2#切割枪相遇后，2#枪返回，1#枪继续向前切割，切割完毕1#枪返回原位，接着切后辊开场运转，把铸坯送到下线辊道。4、输送辊道及推钢机控制输送辊道系统有切割前辊道、切割下辊道、切割后辊道和移载下线辊道。当火焰切割机发出切割完毕信号，切割后辊道开场正转。当2#光电管检测到铸坯时，下线辊道启动。而当铸坯尾部分开2#
10、光电管时，切割后辊道停顿。当3#光电管检测到铸坯时，下线辊道停顿。接着，推钢机把铸坯推到冷床上冷却，然后快速反回，等待下一块铸坯。五、关键技术的实现：1、变频调速控制技术：大包回转台、中间罐车、结晶器振动、扇形段辊道、输送辊道、火焰切割机、推钢机等设备均采用了变频调速控制技术。PLC通过RemoteI/OScanner通讯方式将控制命令传达给变频器，同时接收变频器的状态实时反应信息；控制程序那么通过采用MOV指令将启/停、正/反转、速度给定值等命令信息以输出字的数据格式传送给变频器，进而实现变频调速的自动控制。结晶器振动采用同调方式振动频率随拉速的变化而变化，即根据下面的公式来控制结晶器振动的
11、频率：F频率=AV拉速+B，其中A=20，B=80。2、铸流自动跟踪技术：增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组脉冲相位差90，进而可方便地判定出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰才能强，可靠性高，合适于长间隔传输。扇行段驱动辊的电机上都安装了A-B增量型编码器1024脉冲/圈，铸流PLC根据编码器发送至高速计数模板的脉冲数，自动计算并完成送引锭形式、浇注形式下的二冷区配水、电机测速以及铸坯测长等全自动控制。跟踪长度=脉冲当量X脉冲数=传动比X编码器分辨率X脉冲数辊子周长3、红外定尺技
12、术红外摄像自动定尺控制系统是通过红外摄像器对红热钢坯远间隔实时成像，然后将实时图像数字化处理后再传输给CPU，由CPU经系列运算和模糊识别后分辨出钢坯头，并按设定的定尺长度发出切割信号,通知PLC控制火焰切割机进展切割。该系统具备检测可靠、控制精度高、操纵维护简单等显著特点4、液面自动控制技术涡流传感器可连续测量结晶器的钢水液面，输出随液面高度线性变化的电压或者电流模拟量，送给液位调节系统，进而实现自动控制拉坯或者浇钢速度，并且使钢水液面稳定地保持在预定的高度上。因此，不但可预测并减少漏钢、溢钢等事故的发生，进步连铸机作业率，还能减少钢坯外表裂纹，保证钢坯质量。5、大包下渣检测技术大包下渣检测
13、系统是利用高度智能化、自动化的平衡补偿技术，根据钢渣与钢水导电率的差异，利用电磁感应的原理检测出钢水中含渣量的百分数，并以声光报警的形式提醒浇注操纵工及时关闭大包滑动水口，或者直接发出大包水口关闭信号，来控制渣随钢水流入中包的含量，进而进步钢水的干净度，减少除渣操纵，防止水口堵塞，同时进步钢坯质量。六、完毕语柳钢转炉分厂板坯4#机计算机自动控制系统采用西门子PLC控制系统，在实现“三电既电气、仪表和计算机一体化的根底上,充分运用工业网络、现场总线技术和多媒体技术，将PLC与操纵站、PLC与PLC、PLC与分布式I/O站有机地连接起来，实现快速、准确的控制，实现了设备的连锁启停、回路调节、报警、趋势记录等一系列功能，不但进步了钢水利用率、进步了铸坯质量、产量和连铸自动化程度，还降低了能耗，减少了故障停机率，进步了铸机作业率，同时也改善了工人工作环境，减轻了工人劳动强度,进步了工作效率。0