西門子PLC在板坯連鑄機(jī)自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、西門子PLC在板坯連鑄機(jī)自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用一、概述濟(jì)鋼第三煉鋼廠板坯連鑄機(jī)工程是濟(jì)鋼“十五”發(fā)展的重點工程項目，屬于立彎式直弧形連鑄機(jī)，弧形半徑達(dá)10米，可生產(chǎn)寬16002250毫米、厚200270毫米規(guī)格的板坯。其自動化控制技術(shù)已達(dá)世界先進(jìn)水平。濟(jì)鋼三煉鋼板坯連鑄機(jī)基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)（L1級）采用德國西門子公司的S7系列產(chǎn)品，組成儀控合一的基礎(chǔ)自動化控制級。PLC主要采用S7-300、S7-400及C7系列作為主站，遠(yuǎn)程I/O、變頻器等智能單元作為從站，主站與從站采用現(xiàn)場一、概述濟(jì)鋼第三煉鋼廠板坯連鑄機(jī)工程是濟(jì)鋼“十五”發(fā)展的重點工程項目，屬于立彎式直弧形連鑄機(jī)，弧形半徑達(dá)10米，可生產(chǎn)

2、寬16002250毫米、厚200270毫米規(guī)格的板坯。其自動化控制技術(shù)已達(dá)世界先進(jìn)水平。濟(jì)鋼三煉鋼板坯連鑄機(jī)基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)（L1級）采用德國西門子公司的S7系列產(chǎn)品，組成儀控合一的基礎(chǔ)自動化控制級。PLC主要采用S7-300、S7-400及C7系列作為主站，遠(yuǎn)程I/O、變頻器等智能單元作為從站，主站與從站采用現(xiàn)場總線PROFIBUS_DP與從站進(jìn)行通訊。二、生產(chǎn)工藝介紹生產(chǎn)工藝流程圖如下：三、板坯連鑄機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)根據(jù)板坯連鑄機(jī)生產(chǎn)工藝的特點，自動化控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分為二級，即L1級基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)和L2級過程控制計算機(jī)系統(tǒng)，帶有部分管理功能。L1級是一套完整的電/儀一體化控制系統(tǒng)，其主要作用包

3、括：1、完成各工藝裝置的邏輯/順序控制和操作，工藝參數(shù)的設(shè)置；2、工藝參數(shù)、現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)的顯示和報警及工藝流程畫面的監(jiān)控；3、過程控制及計算機(jī)的通信等。L2級的功能包括連鑄機(jī)的模型計算、參數(shù)設(shè)定、質(zhì)量跟蹤和生產(chǎn)報表等。在網(wǎng)絡(luò)配置上，上位機(jī)（FactoryLink操作站）與SiemensPLC之間通過100Mbps的工業(yè)以太網(wǎng)相連，通過TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。各PLC的CPU之間的數(shù)據(jù)共享通過Profibus工業(yè)總線接口連接實現(xiàn)。PLC與遠(yuǎn)程I/O、變頻器之間的通訊通過Profibus-DP總線網(wǎng)實現(xiàn)。Profibus-DP主要用于工業(yè)自動化系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)傳送，實現(xiàn)調(diào)節(jié)和控制功能，是一種高

4、速低成本通訊方式，用于設(shè)備級控制系統(tǒng)與分散式I/O的通訊，是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊向現(xiàn)場級的延伸。板坯連鑄機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖如下所示：四、板坯連鑄機(jī)基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)由于西門子PLC具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；編程方便，功能完善，易于使用；控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試方便；維修方便，維修工作量??；適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用靈活等特點，所以板坯連鑄機(jī)控制系統(tǒng)以西門子PLC控制裝置為核心。該系統(tǒng)由公用PLC、鑄流PLC、儀表PLC、切割PLC和各遠(yuǎn)程站組成，各PLC采用德國西門子公司最新型的PLCS7-400、300系列產(chǎn)品，遠(yuǎn)程站I/O也采用德國西門的產(chǎn)品，各部分PLC的主要功能如下：公用PLC：主要完成對大包回轉(zhuǎn)臺及包蓋的旋轉(zhuǎn)

5、、升降的控制，中間罐車行走、升降、橫移對中控制，液壓系統(tǒng)控制，切割前、切割下、切割后和出坯輥道、推鋼機(jī)的控制，脫引錠裝置，引錠桿存放及對中裝置以及切頭切尾輸出裝置的控制。鑄流PLC：主要完成扇形段213段的驅(qū)動輥升降和傳動控制，夾緊輥的壓力轉(zhuǎn)換控制、引錠桿及鑄坯位置的跟蹤控制、結(jié)晶器調(diào)寬和振動控制。儀表PLC：主要完成結(jié)晶器冷卻水流量和壓力的控制、二次設(shè)備冷卻水、二次噴淋水的流量調(diào)節(jié)和壓力的控制，以及其他過程參數(shù)的設(shè)定、采集、監(jiān)視及回路調(diào)節(jié)等。切割PLC：主要完成對火焰切割機(jī)大車行走、切割槍的行走、定位控制，切割下輥道的升降，切割后輥道的控制。各遠(yuǎn)程站：主要是根據(jù)控制功能區(qū)域的不同，把整個系統(tǒng)

6、劃分為分散式的控制單元，利用Profibus-DP總線將PLC所要采集和控制的點分散到現(xiàn)場操作臺、箱中。在現(xiàn)場操作臺、箱內(nèi)（如大包操作臺、切割操作臺、出坯操作臺等）設(shè)置I/O站，實現(xiàn)分散遠(yuǎn)程控制，這樣由操作臺、操作箱通過端子外引的控制電纜可大大減少，不但系統(tǒng)簡單可靠，還節(jié)省投資，方便維護(hù)。調(diào)速傳動控制系統(tǒng)電氣傳動采用的是西門子公司SIMOVERTMASTERDRIVES6SE70系列的和MICROMASTER440系列的全數(shù)字矢量控制變頻調(diào)速裝置。440系列的變頻器主要用在火焰切割機(jī)上，其余的都用6SE70系列變頻器控制。MICROMASTER440通用型變頻器由微處理器控制，并采用具有現(xiàn)代先

7、進(jìn)技術(shù)水平的絕緣柵雙極晶體管（IGBT）作為功率輸出器件。因此，具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性，全面完善的保護(hù)功能為變頻器和電動機(jī)提供了良好的保護(hù)。五、主要控制功能說明1、大包回轉(zhuǎn)臺及中間罐車控制裝有合格鋼水的鋼水包，由行車吊至大包回轉(zhuǎn)臺鋼包臂上，包臂旋轉(zhuǎn)至澆注位，等待澆鑄。預(yù)熱好的中間罐由中間罐車運(yùn)送至結(jié)晶器上方，中間罐下降，對中就位。鋼水罐下降后手工開啟滑動水口，鋼水經(jīng)長水口進(jìn)入中間罐。待中間罐內(nèi)鋼水達(dá)到一定重量后人工打開中間罐塞棒，鋼水通過浸入式水口流入結(jié)晶器內(nèi)。2、送引錠、脫引錠控制送引錠：發(fā)出自動送引錠指令后，引錠桿存放小車向下反轉(zhuǎn)運(yùn)行，將引錠桿送入到切割后輥道上。到位后小車停止

8、，4個對中缸推出進(jìn)行對中，然后切割后、切割下、切割前輥道啟動，以30米/分的速度將引錠桿送入到水平扇形段內(nèi)。當(dāng)引錠桿尾部離開2#光電管時，切割后輥道停止。當(dāng)引錠桿頭部到達(dá)1#光電管時，切割前和切割下輥道停止運(yùn)轉(zhuǎn)。待操作臺發(fā)出確認(rèn)指令后，輥道以5米/分的速度向扇形段內(nèi)運(yùn)行，同時安裝在2、7、13段的編碼器開始跟蹤，扇形段傳動輥逐段壓下，將引錠桿夾住送入結(jié)晶器下口。脫引錠：當(dāng)引錠桿從扇形段出來到達(dá)1#光電管時，脫引錠裝置將引錠頭與鑄坯分離，引錠桿被快速送到切割后輥道上，當(dāng)引錠桿到達(dá)2#光電管時切割后輥道停止，然后引錠桿存放小車向上運(yùn)行將引錠桿側(cè)移存放，等待下一澆次使用3、火焰切割機(jī)自動切割控制自動

9、狀態(tài)下，紅外定尺系統(tǒng)給火焰切割機(jī)的PLC發(fā)出信號，火焰切割機(jī)開始預(yù)壓緊，并且切割槍運(yùn)動至鑄坯邊緣進(jìn)行定位，預(yù)熱氧閥和煤氣閥打開。到達(dá)定尺距離后火焰切割機(jī)的壓頭壓下，?；颓懈钛醮蜷_，開始切割鑄坯。當(dāng)切割槍到達(dá)切割下輥道邊緣時，切下輥往下擺，待切割槍離開切下輥后又向上擺回到原位。1#、2#切割槍相遇后，2#槍返回，1#槍繼續(xù)向前切割，切割完畢1#槍返回原位，接著切后輥開始運(yùn)轉(zhuǎn)，把鑄坯送到下線輥道。4、輸送輥道及推鋼機(jī)控制輸送輥道系統(tǒng)有切割前輥道、切割下輥道、切割后輥道和移載下線輥道。當(dāng)火焰切割機(jī)發(fā)出切割完畢信號，切割后輥道開始正轉(zhuǎn)。當(dāng)2#光電管檢測到鑄坯時，下線輥道啟動。而當(dāng)鑄坯尾部離開2#光電管時，切割后輥道停止。當(dāng)3#光電管檢測到鑄坯時，下線輥道停止。接著，推鋼機(jī)把鑄坯推到冷床上冷卻，然后快速反回，等待下一塊鑄坯。結(jié)束語：濟(jì)鋼第三煉鋼廠1#板坯連鑄機(jī)計算機(jī)自動控制系統(tǒng)采用西門子PLC控制系統(tǒng)，在實現(xiàn)“三電（既電氣、儀表和計算機(jī)）一體化”的基礎(chǔ)上，充分運(yùn)用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場總線技術(shù)多，將PLC與操作站、PLC與PLC、PLC與分布式I/O站有機(jī)地連接起來，實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的控制，實現(xiàn)了設(shè)備的連鎖啟停、回路調(diào)節(jié)、報警、趨勢記錄等一系列功能，不但提高了鋼水利用率、提高了