立式連鑄機自動控制系統(tǒng)研制優(yōu)化設(shè)計

1、不銹鋼立式連鑄機控制系統(tǒng)優(yōu)化摘 要 不銹鋼立式板坯連鑄機始建于上世紀80年代中期，是我國第一臺不銹鋼板坯連鑄機。后于1999年由西安重型機械研究所設(shè)計，進行了設(shè)備改造更新，其中控制系統(tǒng)全部采用西門子S7-400系列可編程控制器，傳動系統(tǒng)采用西門子6SE70系列變頻器。改造后的連鑄機提高了連鑄比和不銹鋼成材率。為進一步提高不銹鋼質(zhì)量，擴大生產(chǎn)能力，滿足下工序和市場不斷提高的要求，增強市場競爭力，本文對立式連鑄機再次進行改造。 本文主要通過建立新網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)，實現(xiàn)原系統(tǒng)與新增二級服務(wù)器、結(jié)晶器液壓振動控制系統(tǒng)、噴號機控制系統(tǒng)以及煉鋼計算機的網(wǎng)絡(luò)信息傳輸；改造操作站，實現(xiàn)數(shù)據(jù)流優(yōu)化；開發(fā)鑄坯數(shù)據(jù)的動

2、態(tài)跟蹤；動態(tài)二冷水優(yōu)化控制數(shù)據(jù)傳輸；建立質(zhì)量控制數(shù)據(jù)庫；液壓站控制系統(tǒng)設(shè)計；傳動調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計及斜出坯控制全面提升連鑄機的工作效率從而大大增加產(chǎn)量。關(guān)鍵詞 西門子S7-400系列可編程控制器，西門子6SE70系列變頻器；數(shù)據(jù)的動態(tài)跟蹤；液壓站控制系統(tǒng)設(shè)計； 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）外文摘要Stainless steel vertical casting control system optimizationABSTRACTStainless steel vertical slab continuous casting machine was built in the mid 80s of last

3、 century, is China's first steel slab continuous casting machine. After 1999, designed by the Xi'an Heavy Machinery Research Institute, for renovation of the equipment, all of which control system Siemens S7-400 series programmable controllers, transmission with Siemens 6SE70 series inverter

4、. After transformation, the ratio of continuous casting machine to improve the continuous casting and stainless material yield. To further improve the steel quality, expand capacity to meet rising market under the procedures and requirements, increase market competitiveness, the paper vertical conti

5、nuous casting machine to transform again. In this paper, through the establishment of a new network communication system, to achieve the original system and the new secondary server, mold hydraulic vibration control system, control system and the spray No. steelmaking computer network information tr

6、ansmission; transformation operator station for data flow optimization; Development slab of the data dynamic tracking; dynamic secondary cooling water optimization control data transmission; the establishment of quality control database; Hydraulic control system design; Transmission Control System D

7、esign and skew the billet continuous casting machine control comprehensively enhance the working efficiency greatly increase productionKey words Siemens S7-400 series programmable controller, Siemens 6SE70 series inverter; data, dynamic tracking; Hydraulic control system design;1.引言- 1 -2.主要開發(fā)內(nèi)容- 2

8、-2.1建立新網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng). - 3 -2.1.1網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)簡介- 3 -2.1.2設(shè)計思想- 3 -2.1.3系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置- 4 -2.1.4 通訊程序的開發(fā)- 5 -2.2 操作站改造及數(shù)據(jù)流優(yōu)化. - 7 -2.2.1 系統(tǒng)操作站在優(yōu)化前后的數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)圖- 7 -2.3 鑄坯數(shù)據(jù)動態(tài)跟蹤.- 10 -2.3.1 引錠數(shù)據(jù)跟蹤- 10 -2.3.2 拉坯數(shù)據(jù)跟蹤- 11 -2.3.3 切割后板坯數(shù)據(jù)跟蹤- 12 -2.4 動態(tài)二冷水優(yōu)化控制數(shù)據(jù)傳輸. - 13 -2.4.2 系統(tǒng)配置- 14 -2.4.3 信息交換- 14 -2.4.4 L1、L2級系統(tǒng)切換- 14 -2.4.4 系統(tǒng)控制流程-

9、 15 -2.5 質(zhì)量控制系統(tǒng)過程數(shù)據(jù)庫建立與傳輸. - 16 -2.5.1 質(zhì)量控制系統(tǒng)簡介- 16 -2.5.2 質(zhì)量控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的建立- 17 -2.5.3 數(shù)據(jù)傳輸流程- 17 -2.6 液壓站控制系統(tǒng)設(shè)計. - 17 -2.6.1 結(jié)晶器振動系統(tǒng)簡介- 17 -2.6.2 液壓站控制系統(tǒng)組成- 18 -2.6.3網(wǎng)絡(luò)組成- 18 -2.6.4 主要聯(lián)鎖關(guān)系- 18 -2.6.5 振動控制系統(tǒng)- 18 -2.7 傳動調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計及斜出坯控制. - 19 -2.7.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)- 19 -2.7.2工作原理：- 20 -3. 系統(tǒng)特點. - 21 -4. 經(jīng)濟效益分析. - 21 -參考

10、文獻.- 22 -致 謝. - 22 - 1.引言不銹鋼立式板坯連鑄機主要由鋼包及鋼包車、中包及中包車、結(jié)晶器及振動臺、二冷段及拉矯托輥、引錠裝置、一次火焰切割機、斜出坯系統(tǒng)、板坯傳輸輥道、二次火焰切割機、噴號機等組成。鋼包及鋼包車主要是將由AOD爐冶煉的鋼水通過天車運送至連鑄澆鑄位，同時測量鋼水溫度、重量。中包及中包車實現(xiàn)由大包至結(jié)晶器鋼水的過渡，并對其流量進行精確控制。結(jié)晶通過振動臺的振動及一次冷卻使鋼水形成板型外殼，經(jīng)引錠裝置、拉矯輥牽引并由二冷段噴淋水完成冶金冷卻形成凝固板型。一次火焰切割機將鑄坯按定尺要求切割為板坯塊，再由斜出坯小車及卷揚裝置將切割后的板坯輸送至傳輸輥道，由傳輸輥道將

11、板坯輸送至二次火焰切割機，必要時進行二次切割。最后經(jīng)噴號機噴號后由天車吊裝入庫，完成連鑄坯生產(chǎn)過程。圖1：不銹立式連鑄機生產(chǎn)工藝圖2.主要開發(fā)內(nèi)容 此次改造主要開發(fā)內(nèi)容包括：·建立新網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)，實現(xiàn)原系統(tǒng)與新增二級服務(wù)器、結(jié)晶器液壓振動 控制系統(tǒng)、噴號機控制系統(tǒng)以及煉鋼計算機的網(wǎng)絡(luò)信息傳輸；·改造操作站，實現(xiàn)數(shù)據(jù)流優(yōu)化；·開發(fā)鑄坯數(shù)據(jù)的動態(tài)跟蹤；·動態(tài)二冷水優(yōu)化控制數(shù)據(jù)傳輸；·建立質(zhì)量控制數(shù)據(jù)庫；·液壓站控制系統(tǒng)設(shè)計； ·傳動調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計及斜出坯控制等。2.1建立新網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)2.1.1網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)簡介連鑄機原工業(yè)計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)網(wǎng)

12、絡(luò)拓撲為總線型結(jié)構(gòu)。各PLC與操作員站之間采用SIMATIC H1網(wǎng)，PLC與遠程站之間采用SINEC L2 DP網(wǎng)。由于控制系統(tǒng)功能的增加，考慮到新舊計算機系統(tǒng)的兼容性，為此對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行了重新的設(shè)計與開發(fā)。2.1.2設(shè)計思想這次設(shè)計主要本著以下幾個原則進行：·在保留原基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上建立新網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由于停產(chǎn)施工工期短、工作量大，只能在原系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進行設(shè)計開發(fā)，致使通訊系統(tǒng)開發(fā)難度加大。設(shè)計新系統(tǒng)與原系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸采用增加和更換網(wǎng)絡(luò)部件、增加網(wǎng)橋等方法處理解決?？紤]到系統(tǒng)的傳送數(shù)據(jù)量、距離及抗干擾特性，在網(wǎng)絡(luò)通訊介質(zhì)設(shè)計中使用了光纜和雙絞線，并利用了部分原有的同軸粗纜、

13、ITP電纜等多種規(guī)格的通訊介質(zhì)。·采用符合國際工業(yè)標準的接口及通訊協(xié)議所采用的西門子工業(yè)以太網(wǎng)符合IEEE 802.3和IEEE 802.3U標準，PROFIBUS-DP網(wǎng)符合IEC 61158國際標準。協(xié)議為標準的TCP/IP協(xié)議和DP協(xié)議，保證了與奧鋼聯(lián)提供的二級計算機、液壓振動控制系統(tǒng)、噴號機等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊。·網(wǎng)絡(luò)部件使用工業(yè)標準產(chǎn)品。網(wǎng)絡(luò)部件選用考慮到惡劣的現(xiàn)場環(huán)境，交換機選用西門子的OSM，通訊電纜根據(jù)距離的不同分別選用了西門子專用的ITP電纜和光纜，為系統(tǒng)長期可靠穩(wěn)定運行奠定了基礎(chǔ)。2.1.3系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置如圖2所示。圖2：不銹立式連鑄機計算機自動

14、控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置圖·S7-400 PLC與操作員站之間的通訊PLC之間、PLC與操作員站之間采用SIMATIC H1網(wǎng)。PLC接口部件為CP 1430TF模板，兩臺操作員站接口部件為CP 1613網(wǎng)卡。采用FETCH/RECEIVE方式，連接部件采用總線收發(fā)器，通信介質(zhì)為同軸電纜。通訊協(xié)議為ISO協(xié)議。（這部分的網(wǎng)絡(luò)基本與原系統(tǒng)相同，只是將原操作員站CP1413網(wǎng)卡更換為CP1613網(wǎng)卡）·C2 PLC與遠程站之間的通訊C2 PLC與遠程站之間的通訊采用SINCE L2DP網(wǎng)。C2 PLC接口部件為IM308-C，傳動設(shè)備接口部件為CBP2，遠程站接口部件為IM318接口模

15、板。采用主從輪詢的通訊方式，連接部件采用總線連接器，通信介質(zhì)為西門子PROFIBUS電纜。通訊協(xié)議為DP協(xié)議。為與新型傳動系統(tǒng)的通訊匹配，將原傳動設(shè)備CBP卡升級為CBP2通訊卡，并對通訊數(shù)據(jù)流進行了優(yōu)化分組，解決了原系統(tǒng)中通訊響應(yīng)堵塞造成數(shù)據(jù)滯后，致使控制設(shè)備失控的問題。·振動液壓站、打號機、S7300 PLC與S7-400 PLC之間的通訊S7300 PLC與S7-400 PLC之間的通訊采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊。S7300 PLC接口部件為CP343-1模板，S7-400 PLC接口部件為CP443-5 TCP模板。采用SEND/RECEIVE方式，連接部件采用OSM，通信介質(zhì)分別為

16、西門子ITP電纜和光纜。通訊協(xié)議為TCP/IP協(xié)議。· L2服務(wù)器與C1 S7-400PLC之間的通訊L2服務(wù)器與C1 S7-400UPLC之間的通訊采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊。L2服務(wù)器接口部件為CP1613網(wǎng)卡，S7-400 PLC接口部件為CP443-5 TCP模板。采用FETCH/RECEIVE方式，連接部件采用OSM，通信介質(zhì)為西門子ITP電纜。通訊協(xié)議為TCP/IP協(xié)議。· 振動液壓站S7300 PLC與振動控制C7634 DP之間的通訊振動液壓站S7300 PLC與C7634 DP之間的通訊采用PROFIBUS-DP網(wǎng)通訊。S7300 PLC接口部件為CPU315-2

17、DP，C7634-DP接口部件為自帶DP接口。采用主-從方式，連接部件采用總線連接器，通信介質(zhì)為西門子PROFIBUS電纜。通訊協(xié)議為DP協(xié)議。2.1.4 通訊程序的開發(fā)·S7-400 PLC與操作員站之間通訊程序的開發(fā)開發(fā)軟件：S7-400使用西門子的STEP 7、COM443，操作員站使用Intouch的 S7 IO Server。開發(fā)步驟：1）使用COM 443：對CP 443-5進行機架號、MAC地址、通訊方式、TSAP名稱定義。2）使用STEP 7：在OB21（冷起動）、OB22（熱起動）中對同步模塊（FB249）調(diào)用，在程序中調(diào)用發(fā)送（FB244）、接收（FB245）模塊

18、，并對相應(yīng)參數(shù)進行設(shè)置。3）使用S7TI500：進行相應(yīng)MAC地址、TSAP名稱的定義。· C2 PLC與遠程站之間通訊程序的開發(fā)開發(fā)軟件：西門子STEP 7、COM PROFIBUS。開發(fā)步驟：1）使用COM PROFIBUS：對DP站進行組態(tài)、讀寫區(qū)域進行定義。2）使用STEP 7：對數(shù)據(jù)進行讀取。·振動液壓站、打號機、S7 300PLC與C1 S7-400UPLC之間的通訊程序的開發(fā)開發(fā)軟件：西門子STEP 7、STEP 7、COM 1430。開發(fā)步驟1）使用COM 443：對CP 443-5 進行機架號、TCP/IP地址、通訊方式、TSAP名稱定義。2）使用STEP

19、 7：在OB21（冷起動）、OB22（熱起動）中對同步功能塊（FB249）調(diào)用，在程序中調(diào)用發(fā)送（FB244）、接收（FB245）功能塊，并對相應(yīng)參數(shù)進行設(shè)置。3）使用STEP 7：進行相應(yīng)TCP/IP地址、TSAP名稱的定義。程序中調(diào)用FC5（SEND）、FC6（RECEIVE）功能塊進行調(diào)用，并對相應(yīng)參數(shù)進行設(shè)置。· L2服務(wù)器與C1 S7-400PLC之間的通訊程序的開發(fā)開發(fā)軟件：西門子STEP 7、COM443、SIMATIC NET。開發(fā)步驟：1）使用COM443：對CP 443-5進行機架號、TCP/IP地址、通訊方式、TSAP名稱定義。2）使用STEP 7：在OB21（

20、冷起動）、OB22（熱起動）中對同步功能塊（FB249）調(diào)用，在程序中調(diào)用發(fā)送（FB244）、接收（FB245）功能塊，并對相應(yīng)參數(shù)進行設(shè)置。3）使用SIMATIC NET：對PC station進行組態(tài)，配置OPC Server、CP1613卡，進行相應(yīng)TCP/IP地址、TSAP名稱的定義。通過OPC Scount進行數(shù)據(jù)讀取。·振動液壓站S7300 PLC與振動控制C7634 DP之間的通訊程序的開發(fā)開發(fā)軟件：西門子STEP 7。開發(fā)步驟：使用STEP 7：對DP主站、從站進行組態(tài)，對讀寫區(qū)域進行配置。在程序中調(diào)用發(fā)送（SFC14）、接收（SFC15）功能塊，并對相應(yīng)參數(shù)進行設(shè)置

21、。2.2 操作站改造及數(shù)據(jù)流優(yōu)化原系統(tǒng)有兩臺操作站，一臺作為電控操作站，一臺作為儀控操作站。由于其數(shù)據(jù)計算大量使用內(nèi)存變量，導(dǎo)致兩臺操作站不能互為備用。為此，將兩臺操作站的程序進行了重新編制。將公用計算機的變量改為DDE變量，使得兩臺操作站具有一致性能，可互為備用。即使其中一臺出現(xiàn)了故障，另外一臺也能完成所需操作顯示的全部功能。2.2.1 系統(tǒng)操作站在優(yōu)化前后的數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)圖圖3：原系統(tǒng)操作站數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)圖4：優(yōu)化后的操作站數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)操作站數(shù)據(jù)優(yōu)化后，數(shù)據(jù)響應(yīng)即時，傳輸準確。兩臺操作站互為備用，為正常生產(chǎn)提供了有力的保障。 此次改造對操作站生產(chǎn)過程畫面進行了補充完善，并新增了液壓站控制系統(tǒng)畫面、二

22、冷水動態(tài)模型控制畫面等。重新設(shè)計后的畫面信息更加豐富，畫面生動直觀、操作簡潔方便。 圖5：生產(chǎn)過程流程畫面圖6：儀表系統(tǒng)流程操作畫面圖7：動態(tài)水模型操作畫面圖8：振動液壓系統(tǒng)操作畫面2.3 鑄坯數(shù)據(jù)動態(tài)跟蹤鑄坯數(shù)據(jù)跟蹤是激活控制程序運行的關(guān)鍵，根據(jù)鑄坯在連鑄機的位置，基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)啟動相應(yīng)的功能，即：執(zhí)行下一步動作、設(shè)定輸出值等。根據(jù)預(yù)先精確安裝在連鑄機設(shè)備上的編碼器、極限裝置的輸出信號，跟蹤功能可監(jiān)視并計算出鑄坯在鑄機的位置和鑄坯的頭、尾位置。當鑄坯運行到某特定區(qū)域后，順控功能啟動相應(yīng)的操作。此次改造對鑄坯數(shù)據(jù)動態(tài)跟蹤進行了重新設(shè)計開發(fā)，包括引錠數(shù)據(jù)跟蹤，拉坯數(shù)據(jù)跟蹤及切割后板坯數(shù)據(jù)跟蹤等。

23、2.3.1 引錠數(shù)據(jù)跟蹤引錠數(shù)據(jù)跟蹤是指引錠桿在存放位開始，執(zhí)行送引錠操作命令后自動送至結(jié)晶器下方，再通過點動操作進入結(jié)晶器中；拉坯開始后，經(jīng)拉矯輥冷熱坯壓力轉(zhuǎn)換，自動脫錠后返回引錠存放位的全部數(shù)據(jù)計算處理。它是二冷水跟蹤及板坯長度跟蹤的基礎(chǔ)。下式給出了引錠頭部位置的計算公式：式中：P引錠頭部位置；P0送引錠時頭部起始位置；R拉矯托輥半徑；K拉矯托輥減速比；N拉矯編碼器脈沖數(shù)/周；n拉矯編碼器計數(shù)值。對于位置偏差(P)，很容易通過調(diào)整P0消除，但會造成板坯長度跟蹤不準。為此，必須對機械參數(shù)進行精確測量，同時排除引錠桿打滑，拉矯輥不同部造成的影響。2.3.2 拉坯數(shù)據(jù)跟蹤拉坯數(shù)據(jù)跟蹤包括二冷水動

24、態(tài)跟蹤、板坯頭部跟蹤、坯尾跟蹤。由于動態(tài)二冷水模型建立于板坯液心凝固點的位置控制，并且一次火焰切割機自動啟動也依賴于板坯頭部位置，因此，準確提供拉坯跟蹤數(shù)據(jù)對于提高板坯質(zhì)量及降低損耗有著重要的意義。下式給出了拉坯長度的計算公式：式中：L拉坯長度；D結(jié)晶器中液位高度；R拉矯托輥半徑；K3939#托輥減速比；K4040#托輥減速比；N拉矯編碼器脈沖數(shù)/周；n3939#托輥編碼器計數(shù)值；n4040#托輥編碼器計數(shù)值；當系統(tǒng)工作在拉坯模式時，39#托輥編碼器計數(shù)使能，當系統(tǒng)工作模式轉(zhuǎn)換為尾坯模式時，40#托輥編碼器計數(shù)使能。2.3.3 切割后板坯數(shù)據(jù)跟蹤切割后板坯數(shù)據(jù)跟蹤主要以板坯ID跟蹤為主，并將板

25、坯的位置長度等數(shù)據(jù)傳送至二級計算機及噴號機。下圖給出了切割后板坯數(shù)據(jù)跟蹤的流程圖圖9：切割后板坯數(shù)據(jù)跟蹤流程圖2.4 動態(tài)二冷水優(yōu)化控制數(shù)據(jù)傳輸 立式連鑄機在改造前，只有基礎(chǔ)自動化（L1）功能，按照固定的水表完成噴淋冷卻水系統(tǒng)的控制功能，實現(xiàn)二冷段不同區(qū)域水量的自動調(diào)節(jié)控制。由于受輸入固定水表的限制，鑄坯表面及內(nèi)部存在著一定的質(zhì)量缺陷。在此次改造引進奧鋼聯(lián) “DYNACS”（動態(tài)配水模型）技術(shù)，以改善鑄坯表面及內(nèi)部質(zhì)量。為實現(xiàn)兩級計算機系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸，設(shè)計采用以下方式。2.4.2 系統(tǒng)配置L1自動化系統(tǒng)與L2計算機之間通過OSM模塊進行連接，采用TCP/IP協(xié)議進行通訊。在L2計算機服務(wù)器上裝載

26、 Oracle作為后臺數(shù)據(jù)庫，采用VB軟件開發(fā)了人機界面。通過OPC方式進行對L1數(shù)據(jù)的讀寫。2.4.3 信息交換系統(tǒng)根據(jù)OPC標準執(zhí)行數(shù)據(jù)通訊，L1作為發(fā)送器主導(dǎo)裝置時，發(fā)送數(shù)據(jù)流從L1L2，將生產(chǎn)過程的實際檢測值傳至L2計算機；L2作為發(fā)送器主導(dǎo)裝置時，數(shù)據(jù)流從L2L1，將計算后的設(shè)定值下達至一級控制系統(tǒng)。在L1、L2之間通訊的數(shù)據(jù)，依照事件觸發(fā)方式進行循環(huán)通訊，即當數(shù)據(jù)改變時，觸發(fā)數(shù)據(jù)交換。在L1計算機和L2系統(tǒng)之間主要使用以下數(shù)據(jù)類型交換信息：類 型說 明Short 有符號整型（16位）Long 有符號整型（32位）Float 浮點數(shù) （32位）StringASCII字符串（lengt

27、h=x）Status有符號整型（16位）值：0或1Counter有符號整型（16位）值：09999初始值：0Watchdog有符號整型（16位）值09999初始值：0；故障值：-1表1：數(shù)據(jù)類型交換信息表2.4.4 L1、L2級系統(tǒng)切換·Watchdog的使用Watchdog作為“看門狗”來使用，實時檢查L1控制系統(tǒng)與L2計算機之間的通訊狀態(tài)。在兩端計算機程序中，將其作為一個計數(shù)期使用，循環(huán)增加。接收端計算機判斷這一數(shù)據(jù)的變化情況，通訊正常時，在一定的時間間隔內(nèi)（5秒）所讀數(shù)據(jù)不相等，如果相等則說明通訊故障，需切換到一級控制。此外，Watchdog可以儲存值-1，表示“看門狗”無效。

28、·系統(tǒng)切換過程1）Watchdog的有效使用，確保了L1、L2系統(tǒng)之間的正常切換。在拉坯生產(chǎn)過程中，L1、L2通訊正常時（Watchdog不提示故障），可由人工從一級切換到二級控制模式，由二級動態(tài)水表下達二冷段水量設(shè)定值控制。假如二級計算機出現(xiàn)錯誤或與一級計算機的通訊發(fā)生故障，且在規(guī)定時間內(nèi)（10秒中）通訊無法恢復(fù)正常，Watchdog將提示故障報警，系統(tǒng)將從二級系統(tǒng)自動切換到一級控制模式，由一級水表完成水量控制。在二級計算機處于故障狀態(tài)時，為了防止誤操作，切換操作按鈕將被禁止操作。2）在L2系統(tǒng)中Watchdog除檢測通訊狀態(tài)外，二級系統(tǒng)通過對L2冷卻水設(shè)定值的有效性，以及一級公用

29、系統(tǒng)運行狀態(tài)判斷，如果其中一項不正常時，Watchdog亦將提示故障，并自動切換至一級控制。3）為了保證L2系統(tǒng)計算值的正確性，在一級系統(tǒng)中，對所采集的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)需進行過濾處理。尤其是鋼水在線測溫、鋼包重量等數(shù)據(jù)，由于傳感器或檢測手段變化的原故，所測數(shù)據(jù)不能真實反映生產(chǎn)過程狀態(tài)，一級系統(tǒng)將過濾掉無效測量值，向二級傳輸有效測量值。例如：當鋼水測量溫度 1200時，溫度通訊數(shù)據(jù)不進行更新，而將上一時刻數(shù)據(jù)傳輸?shù)蕉壪到y(tǒng)。2.4.4 系統(tǒng)控制流程圖10：動態(tài)二冷水系統(tǒng)控制流程圖動態(tài)二冷水系統(tǒng)投入后，運行穩(wěn)定，對鑄坯的冷卻達到了預(yù)期效果，為連鑄機的正常生產(chǎn)提供了保證。2.5 質(zhì)量控制系統(tǒng)過程數(shù)據(jù)庫建

30、立與傳輸2.5.1 質(zhì)量控制系統(tǒng)簡介質(zhì)量控制系統(tǒng)，功能主要是通過跟蹤生產(chǎn)中過程數(shù)據(jù)的變化，對板坯的質(zhì)量做出判斷。對生產(chǎn)的組織、過程的控制、設(shè)備的維護，都有著指導(dǎo)性的作用。我們主要是對質(zhì)量控制系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)進行建立與傳輸。2.5.2 質(zhì)量控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的建立·在C1 PLC建立質(zhì)量控制系統(tǒng)專用源數(shù)據(jù)塊。·對質(zhì)量控制所需數(shù)據(jù)通過通訊網(wǎng)絡(luò)集中到C1 PLC打包。·數(shù)據(jù)根據(jù)外方要求進行格式轉(zhuǎn)換。·建立與質(zhì)量控制服務(wù)器的通訊。2.5.3 數(shù)據(jù)傳輸流程圖11：數(shù)據(jù)傳輸流程圖質(zhì)量控制系統(tǒng)投入后，數(shù)據(jù)的傳輸可靠、穩(wěn)定，質(zhì)量控制系統(tǒng)起到了應(yīng)有的作用。2.6 液壓站控制系統(tǒng)

31、設(shè)計2.6.1 結(jié)晶器振動系統(tǒng)簡介立式連鑄機原結(jié)晶器振動系統(tǒng)為機械振動，這次改造為液壓振動。結(jié)晶器液壓振動控制系統(tǒng)主要分兩部分：液壓站控制系統(tǒng)和振動控制系統(tǒng)。振動控制系統(tǒng)設(shè)計，液壓站控制系統(tǒng)設(shè)計與PLC程序的編制。2.6.2 液壓站控制系統(tǒng)組成液壓站控制系統(tǒng)硬件采用Siemens S7-300，包括315-2DP CPU、CP343-1通訊模板、數(shù)字量輸入/輸出模板、模擬量輸入模板等。操作員站使用INTOUCH 8.0,該操作集成于連鑄機控制操作系統(tǒng)振動控制系統(tǒng)硬件采用SiemensC7634-DP：包括C7634-DP一套，IM361接口模板、模擬量輸入模板、模擬量輸出模板等。2.6.3網(wǎng)絡(luò)

32、組成液壓站控制系統(tǒng)與振動控制系統(tǒng)采用Profibus-DP主從方式連接、液壓控制系統(tǒng)與C1控制系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)連接，協(xié)議為TCP/IP，方式為Send/Receive。振動控制系統(tǒng)與擴展組件的連接采用IM361模板。2.6.4 主要聯(lián)鎖關(guān)系·系統(tǒng)壓力：范圍設(shè)定為025MPa，正常工作范圍為20MPa以上，低于18.5MPa開始起動備用泵，低于17.5Mpa系統(tǒng)報警。·循環(huán)壓力：范圍設(shè)定為016MPa，正常工作范圍為2Mpa以上，低于2Mpa停主泵、起備用泵，并且報警。·油箱溫度：范圍設(shè)定為0100，高于50報警，停止全部相關(guān)設(shè)備；低于17報警；低于20開加熱器，

33、高于30停止加熱器；高于40開冷卻閥，低于30停冷卻閥。·油箱液位：范圍設(shè)定為01500L，高于該油箱最大容積的98%報警，低于該油箱最大容積的84%報警，停止全部相關(guān)設(shè)備。·切斷閥：每一個泵相關(guān)切斷閥信號的丟失都會導(dǎo)致該泵運行停止。2.6.5 振動控制系統(tǒng)振動頻率和振幅的計算公式：S=C1+C2*Vcf=C3+C4*VC+C5*Vc/2S式中：C1在澆鑄速度為零時的振幅 (mm)C2 振幅/澆鑄速度因素(mm/(m/min.)C3 在澆鑄速度為零時的頻率（cpmin）C4 頻率/澆鑄速度因素（cpmin/(m/min)）C5 負觸發(fā)因素C6 非正弦因素S 振幅f 頻率Vc

34、 拉速2.7 傳動調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計及斜出坯控制 作為斜出坯控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，此次傳動調(diào)速系統(tǒng)進行了重新設(shè)計和改造。2.7.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)傳動調(diào)速系統(tǒng)采用西門子6SE70系列變頻器，根據(jù)工藝需要，選用直流母線結(jié)構(gòu)，通過Profibus-DP網(wǎng)與PLC相連，由PLC控制，如圖12所示。托輥系統(tǒng)包括：托輥整流/回饋單元三臺， 38#、39#、40#托輥逆變器，每個逆變器各帶兩臺電機，除38#北電機外，其余電機都帶有編碼器，形成速度閉環(huán)和坯長的測量；卷揚系統(tǒng)包括整流/回饋單元一臺，逆變器一臺，以及供電部分和電機。卷揚整流回饋C+D+托輥整流回饋C+D+直流母線直流母線DP網(wǎng)線卷揚逆變器40#逆變器39#逆變器3

35、8#逆變器MMMMMMM圖12： 傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.7.2工作原理：·直流母線傳動系統(tǒng)中，托輥系統(tǒng)分為38#、39#、40#三套系統(tǒng)，每套各帶兩臺電機；卷揚系統(tǒng)要求很高的啟、制動力矩和平穩(wěn)的運行特性，根據(jù)這種要求，選用直流母線的連接結(jié)構(gòu)。直流母線由整流/回饋單元供電。整流/回饋單元由兩個反并聯(lián)、6脈動晶閘管橋組成，而且能在兩個方向上有電能流動，即可以使來自電網(wǎng)的能量提供給逆變器，也可以在制動時把多余的能量通過直流母線回饋回電網(wǎng)，實現(xiàn)快速制動。當傳動系統(tǒng)為多電機傳動時，采用直流母線形式，即將逆變器接到直流母線上時，如果有一個傳動裝置工作于發(fā)電狀態(tài)時，可通過中間回路進行能量交換。

36、3;控制方式托輥傳動系統(tǒng)主要負責(zé)拉坯速度控制和傳送引錠鏈速度控制，同時利用轉(zhuǎn)速反饋形成對鋼坯的定尺測量，利用其速度變化率DV/DT完成對卷揚系統(tǒng)速度控制與轉(zhuǎn)矩控制的轉(zhuǎn)換。用39#托輥作為速度的主控制，在其中設(shè)置3級固定給定，12%、30%、80%作為主給定，分別對應(yīng)三級速度，實現(xiàn)拉坯和引錠鏈傳送的速度控制；設(shè)置點動電位計作為附加給定，實現(xiàn)速度的微調(diào)控制；設(shè)置正反向點動速度來實現(xiàn)點動操作。38#、40#托輥以39#托輥的轉(zhuǎn)速反饋經(jīng)PLC處理后作為速度主給定，達到整個托輥系統(tǒng)的速度同步。卷揚系統(tǒng)主要是控制接坯小車的速度和位置。對接坯小車的控制方式有兩種，一種是速度方式控制，一種是力矩方式控制。接坯小車到達直軌上限位后，就切換為力矩方式控制，等待接坯，直至火焰切割機把鋼坯切斷，整個過程都為力矩方式控制。鋼坯一旦被切斷，馬上就切換為速度方式控制，這個切換一定要準確、及時，否則會把小車和鋼坯摔壞。小車在把鋼坯送到出坯輥道，并返回直軌上限的過程為速度方式控制