連鑄機電氣自動化控制系統(tǒng)分析

張敬晴

摘 要：連鑄過程是是軋鋼和煉鋼的過渡階段，也是冶鋼工藝的重要環(huán)節(jié)，因此連鑄過程關系著冶鋼生產(chǎn)，關系著軋鋼質(zhì)量和成材率。作為連鑄過程的核心設備，連鑄機的應用必須重點考慮電氣自動化控制。本文通過對連鑄工藝的分析，從連鑄機電氣自動化控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)、集散控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、系統(tǒng)組態(tài)、程序設計等方面入手對控制系統(tǒng)的設計進行了分析。

關鍵詞：連鑄機 ；自動化控制 ；設計

引言

作為將煉鋼及軋鋼相連接的中間環(huán)節(jié)，連鑄過程通過澆鑄、冷凝以及切割等環(huán)節(jié)有效實現(xiàn)了液態(tài)鋼到鑄坯的轉(zhuǎn)換，由此可見，連鑄生產(chǎn)過程能否正常進行不僅會對煉鋼生產(chǎn)過程帶來影響，更會直接影響到軋鋼質(zhì)量及其成材率。因此，如何進一步完善連鑄技術(shù)，提高連鑄機自動化控制水平對于帶動冶金技術(shù)的發(fā)展具有十分重要的意義。

1連鑄機電氣自動化控制系統(tǒng)概述

連鑄工藝的應用，主要通過連鑄裝置，利用鋼水鑄造各種規(guī)格的鋼坯，同時也可參與到煉鋼與軋鋼連接的中間環(huán)節(jié)。因此，整個連鑄生產(chǎn)過程是否順利，除了影響煉鋼生產(chǎn)任務順利落實以外，也決定了軋鋼的成材率及質(zhì)量水平。另外，連鑄技術(shù)的發(fā)展也推動了冶金系統(tǒng)的優(yōu)化，在優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面起到積極作用，支持煉鋼澆筑的自動化、連續(xù)性生產(chǎn)，是節(jié)約能源、提高成材率的重要技術(shù)保證。在連鑄機電氣自動化控制系統(tǒng)中，包括智能儀表、交流傳動裝置以及各種元器件等，與PLC控制系統(tǒng)之間實現(xiàn)了數(shù)據(jù)交換，為現(xiàn)場測量、控制等提供主要參數(shù)；在鑄流區(qū)域，主要用于選擇板坯連鑄機的運轉(zhuǎn)方式，優(yōu)化調(diào)節(jié)結(jié)晶器，控制扇形段的壓力。電氣自動化控制系統(tǒng)的運行水平，將對板坯生產(chǎn)的質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，這也是較為重要的控制系統(tǒng)之一。

2連鑄機電氣自動化控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

2.1系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

對于連鑄機而言，其電氣自動化控制系統(tǒng)主要包括了如下幾個部分：各種電氣元件、交流及傳動相關裝置以及智能化儀表等，此類設備同PLC控制系統(tǒng)之間發(fā)生數(shù)據(jù)交換，為現(xiàn)場進行測量參數(shù)的提供，并對控制參數(shù)進行接收。為方便系統(tǒng)軟、硬件結(jié)構(gòu)的設計，本文以功能為依據(jù)將方坯連鑄機的電氣控制系統(tǒng)分為如下五大部分：平臺控制部分、鑄流控制部分、后區(qū)控制部分、液壓及潤滑部分、儀表控制部分。

2.2集散控制系統(tǒng)

1）分散過程的控制此部分主要包括了如下幾個方面：鑄流、儀表、切割、公用及出坯區(qū)PLC及連鑄生產(chǎn)線相關控制站、測控裝置以及智能調(diào)節(jié)器等。其中，每臺PLC負責對某區(qū)被控對象進行控制，且各控制器間可借助于信號的傳遞實現(xiàn)內(nèi)部的聯(lián)鎖、響應及發(fā)令等過程的實現(xiàn)，還可借助于上位機經(jīng)數(shù)據(jù)總線實現(xiàn)通信過程。此外，現(xiàn)場還進行了控制柜及遠程IO柜的設立。2）集中操作的監(jiān)控此部分主要包括了如下幾個方面：主操作室、切割室及出坯室等的監(jiān)控計算機，工程師及操作員顯示操作站等多臺計算機。其中，工程師站負責進行程序的編制及其修改，而操作員站則負責對生產(chǎn)及設備運轉(zhuǎn)情況進行監(jiān)視，并負責進行數(shù)據(jù)的設定以及故障的報警等等。3）綜合信息的管理此部分主要包括了計算機、工廠自動化服務及辦公自動化等系統(tǒng)，負責進行生產(chǎn)及經(jīng)營者的管理工作，為實現(xiàn)智能化工廠進行了技術(shù)支持的提供。4）通信網(wǎng)絡系統(tǒng)分散控制級采用的是現(xiàn)場總線，而集中控制級采用的是高速以太網(wǎng)，通過網(wǎng)絡分段，借助于交換機技術(shù)實現(xiàn)了電氣室、操作室以及機房的相互連接，這樣方便了各子系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的相互傳送。

2.3基于PLC系統(tǒng)的配置

本文PLC選用的是ABSLC500系統(tǒng)的PLC，其為一種以機架為基礎的中型控制系統(tǒng)，主要包括了控制器、外圍設備以及模擬量、離散量以及特殊輸人及輸出等模塊構(gòu)成，并進行了擁有內(nèi)置以太網(wǎng)通信功能的處理器以及以太網(wǎng)接口模塊的提供，使得處理器可通過即插方式同以太網(wǎng)進行連接。對于公用PLC而言，其主要負責對平臺、后區(qū)、液壓及潤滑等設備進行檢測和控制；鑄流PLC負責對結(jié)晶器及扇形段相關設備進行檢測和控制；儀表PLC對結(jié)晶器、二次及設備冷卻水進行檢測和控制；而出坯區(qū)PLC負責對出坯區(qū)相關設備進行檢測和控制。

2.4系統(tǒng)組態(tài)分析

在對機架組態(tài)進行分析的過程中，需要重點考慮考慮PLC系統(tǒng)機架的配置，在該配置中包含主機架和擴展機架的組態(tài)。主機架組態(tài)中需要結(jié)合實際分布狀態(tài)，之后應用人工添加的方式逐步完善。在擴展計價組態(tài)中包含網(wǎng)絡、遠程I/O柜和相應設備的組態(tài)。另外在設備模塊參數(shù)的過程中，需要正確描述模塊的名稱，合理安排機架槽號，并選擇合理的分配方式。

2.5系統(tǒng)程序設計

系統(tǒng)程序設計過程中，需要重點考慮自動化控制系統(tǒng)的應用要求。在該連鑄機控制系統(tǒng)中，應用PLC程序設計，選用step7V5.4編程軟件。在HMI程序設計的過程中，應用Intouch10.0軟件，合理設計控制功能、工藝流程、現(xiàn)實報警和操作等。在二級生產(chǎn)管理程序設計過程中，需要控制和管理整個生產(chǎn)過程，需要重點考慮計劃安排、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲等部分。

3連鑄機電氣自動化控制系統(tǒng)的建設與發(fā)展的合理化建議

3.1以他人之長補

自己之短我們要充分借鑒學習其他國家的連鑄機電氣自動化控制系統(tǒng)技術(shù)和設備，既要向發(fā)達國家學習，也要向中小發(fā)展國家學習，學習中做到委屈求全，不恥下問。

3.2加強各企業(yè)之間的協(xié)作

企業(yè)之間應多進行學術(shù)交流和技術(shù)研討。這種交流與研討并不局限于鑄鋼行業(yè)，而是縱橫各行各業(yè)。要知道，連鑄機電氣自動化控制系統(tǒng)集鋼鐵連鑄技術(shù)、電氣技術(shù)、計算機技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)于一身，橫跨了鋼化行業(yè)，電氣行業(yè)、計算機行業(yè)等眾多行業(yè)。電氣自動化控制系統(tǒng)也不僅僅應用于鑄鋼行業(yè)，而是應用于整個冶金行業(yè)并逐漸走人人們的日常生活。如果各行各業(yè)都來參與電氣自動化控制系統(tǒng)的創(chuàng)新研討，必定會碰撞出思想的奇妙火花。連鑄機電氣自動化控制系統(tǒng)也就可以結(jié)合自身的行業(yè)特點創(chuàng)造出新領域。

4連鑄機電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

（l）創(chuàng)新性。各大鑄鋼企業(yè)必須不斷致力于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，不斷追求連鑄機電氣自動化控制系統(tǒng)的自主知識產(chǎn)權(quán)的研發(fā)。這樣，才能在優(yōu)勝劣汰中不斷提高自己的競爭實力；（2）一體化。實行連鑄機電氣自動化控制系統(tǒng)的一體化能給連鑄機電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展帶來更大的變化。它可以實現(xiàn)連鑄機電氣自動化控制系統(tǒng)的實時性能管理，優(yōu)化控制技術(shù)；（3）標準化。連鑄機電氣自動化控制系統(tǒng)的接口的標準化，能夠確保各個企業(yè)之間的信息交流更為方便，能夠?qū)崿F(xiàn)信息共享，保證在有效競爭的前提下趨利避害；（幼安全化。連鑄機電氣自動化控制系統(tǒng)朝著安全規(guī)范的趨勢發(fā)展，可逐步降低生產(chǎn)中的危險性，保證產(chǎn)品質(zhì)量；（5）專業(yè)化。連鑄機電氣自動化控制系統(tǒng)操作人員的專業(yè)化培訓能使其更加容易適應新科技的發(fā)展，也更有利其專心研究新技術(shù)，開創(chuàng)新局面。

結(jié)束語

總體上講，我國的連鑄機電氣自動化控制系統(tǒng)是處于世界的中上水平的，但是相比歐、美、日等發(fā)達國家還是有著非常大的差距。發(fā)達國家的連鑄機電氣自動化控制系統(tǒng)正朝著智能化、全自動化，無人澆鑄的方向發(fā)展。在當今連鑄技術(shù)、電氣技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)突飛猛進的時代，鑄鋼行業(yè)要想開創(chuàng)全新的格局，就必須牢牢掌握與現(xiàn)代化技術(shù)息息相關的科學知識與實踐能力，多方面多途徑了解和學習連鑄機電氣自動化控制技術(shù)，這樣才可以為國家為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

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