PLC技術在連鑄生產中的應用

丁 楊

（南京消防器材股份有限公司，江蘇 南京211100）

1 控制對象

連鑄機的控制主要分為公輔設備控制和流控設備控制兩大類。公輔設備分為：大包回轉臺、中間包行走、中間包升降、中間包機械手和移鋼小車等5個部分。

流控設備分為：結晶器潤滑器、結晶器振動器、引錠桿、輔助拉矯機、上拉矯、下拉矯和火焰切割機等7個部分。

電氣自動化需要為連鑄機的各個機械設備設置電氣控制連鎖動作程序、保護動作、限位功能（如：對引錠桿回收裝置進行限位控制），自動控制靜態參數測定和動態特性調試。

（1）硬件設備。配電設備。使用西門子S120變頻器（配套CU310控制單元）對連鑄機的各個部件的異步電機進行運動控制。

（2）使用進線電抗器來改善功率因素，減少高次諧波的不良影響，保護變頻器的整流部分。使用出線電抗器來減少電機噪音和振動，抑制瞬變電壓，延長變頻器有效傳輸距離。

（3）使用交流接觸器、中間繼電器和帶輔助觸點的斷路器來進行連鎖控制。

（4）控制設備。采用1套西門子S7-414-2DP PLC來完成公輔設備的控制。PLC編程軟件為STEPV5.4、變 頻 器 編程 軟 件 為STARTER V4.3.3.0，HMI編程軟件為Intouch10.0。

公輔PLC的硬件構成為：采用1個414-2DP為cpu，1個cp443-1TCP模塊來與外部進行以太網通訊，使用西門子IM151-7模塊進行I/O輸入輸出接口的擴展，并作為帶cpu功能的profibus-DP子站，同時再搭配4個IM151-1作為西門子ET200S的profibus-DPI/O子站。

流控PLC的硬件構成為：采用1個315-2DP為cpu，1個cp343-1TCP模塊來與外部進行以太網通訊，使用IM160和IM161模塊來擴展PLC模塊機架。使用4個IM153-1模塊進行I/O輸入輸出接口的擴展，并作為帶cpu功能的profibus-DP子站，使用DP/DPCoupler模塊來進行PLC之間信號通訊。

（5）使用西門子S120變頻器來對連鑄機的異步電機進行運動控制（所選變頻器的功率須與電機功率相適應），并搭配制動電阻（制動電阻放在柜頂）和抱閘電機來控制電機制動[2]。

公輔設備的變頻器功率可分為：大包回轉臺30kW（制動電阻3kW23Ω）、中間包升降45kW（制動電阻9.6kW13.6Ω）、中間包行走15kW（制動電阻1.56kW40Ω）、中間包機械手（制動電阻0.78kW 75Ω）移鋼小車55kW（制動電阻12kW20Ω）。

流控設備的變頻器功率可分為：結晶器潤滑0.55kW、結晶器振動15kW、輔助拉矯機7.5kW（制動電阻0.6kW100Ω）、上拉矯機7.5kW（制動電阻0.6kW100Ω）、下拉矯機7.5kW（制動電阻0.6kW 100Ω）、引錠桿驅動7.5kW（制動電阻0.1kW100Ω）和火焰切割機1.1kW。

2 程序設計

（1）數據通訊。根據連鑄機的工藝特征，設定PLC與每個公輔和流控設備的變頻器的通訊數據均為相鄰的2個字的內容。

例1：公輔設備的大包回轉臺，PLC接收的變頻器數據為PIW600和PIW602，PLC發送至變頻器的數據為PQW600和PQW602。

例2：流控設備的引錠桿驅動，PLC接收的變頻器數據為PIW552和PIW554，PLC發送至變頻器的數據為PQW552和PQW554。

（2）控制內容。啟動控制在連鑄機澆鋼之前，檢查各設備的運行條件，并進行各系統設備的參數設定。根據連鑄工藝，詳細設定公輔和流控設備的變頻器參數。

（3）引錠桿推送控制。即使用引錠桿驅動電機和拉矯機推送引錠桿，將其插入結晶器并固定的過程。控制點包括：減速點位置、停車位置、擋板位置和引錠桿對中的順次動作位置等。

（4）鑄造控制。操作人員確認鑄坯完成后，向PLC系統發送指令，使結晶器振動電機以指定頻率運行，并控制連鑄機利用夾送輥推動引錠桿和鑄坯繼續前進，完成連續鑄造。

（5）拉拔控制。在中間包停止澆注以后，PLC跟蹤計算鑄坯所在位置，控制結晶器振動設備和拉矯機設備順次停止，將鑄坯全部拉出。通過火焰切割機將鋼坯切成規定的尺寸，再由輥道電機、冷床和推鋼機將鋼坯輸送出去集中存放。

3 結語

連鑄機是煉鋼生產中連接煉鋼和軋鋼的中間環節，屬于冶金工業中的核心設備，連鑄電氣自動化系統的研究也一直是工業領域研究的熱點。本人在多家鋼廠的連鑄自動化控制系統的實地考察中發現，運用PLC技術對連鑄自動化系統進行有效控制，安全可靠和穩定性良好，極大減輕了工人的勞動強度，提高了生產效率，證明PLC技術在連鑄自動化系統的應用是非常成功的。