冶金連鑄電氣中PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

1、冶金連鑄電氣中PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析摘 要：冶金連鑄的自動(dòng)化水平的高低直接影響連鑄機(jī)的生產(chǎn)效率和鑄坯質(zhì)量， PLC控制系統(tǒng)具有可靠性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，將其運(yùn)用到冶金連鑄電氣控制系統(tǒng)中，可以大大提高冶金連鑄電氣控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，使工藝精度有效提高，同時(shí)可以減少鑄坯表面夾渣和鑄坯的裂紋指數(shù)，提高鑄坯件的質(zhì)量。關(guān)鍵詞： PLC；冶金連鑄；電氣控制系統(tǒng)引言近年來(lái)，我國(guó)的冶金行業(yè)得到了較為快速的發(fā)展。對(duì)于冶金行業(yè)而言，要想在目前愈發(fā)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中獲得更好的發(fā)展，就需要做好自身生產(chǎn)效率的提升。自動(dòng)化控制技術(shù)的出現(xiàn)為冶金行業(yè)的工作開(kāi)展帶來(lái)了好的機(jī)遇，在本文中，將以西門子公司 S7

2、系列的 PLC為例，對(duì) PLC在連鑄控制系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行一定的研究。1 冶金連鑄PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)冶金連鑄的自動(dòng)化控制系統(tǒng)是采用分散控制方式進(jìn)行控制。 PLC是可編程邏輯控制器，在工業(yè)控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。在冶金連鑄自動(dòng)控制系統(tǒng)中，主要包括以下幾個(gè)方面的功能：1.1 監(jiān)控站操作系統(tǒng)在連鑄操作室中，一般具有兩臺(tái)操作站，兩者具有相同的工作內(nèi)容，在實(shí)際操作中處于相互備用的狀態(tài)。在CRT監(jiān)控中，主要通過(guò)基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)其功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，且能夠在不受到時(shí)間因素影響的同時(shí)對(duì)機(jī)組狀況、能源介質(zhì)以及設(shè)備運(yùn)行等情況實(shí)現(xiàn)隨時(shí)的掌握，且能夠通過(guò)鍵盤鼠標(biāo)等設(shè)備的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)程序的操作。1.2 二冷水系

3、統(tǒng)PID 調(diào)節(jié)在冶金連鑄的過(guò)程中，需要對(duì)氬氣流量以及水流量等進(jìn)行控制，并且對(duì)這些因素的控制要求非常高，尤其是水流量的流速、以及氬氣流量的流速等， 要求需要保持穩(wěn)定的數(shù)值。在冶金連鑄 PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)中， 采用西門子 PLC 來(lái)代替智能儀表。 PID 調(diào)節(jié)中使用 FB41，可以通過(guò)模擬 PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制面板來(lái)進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)PID 調(diào)節(jié)中的手電調(diào)節(jié)和自動(dòng)調(diào)節(jié)的切換，只需要手動(dòng)輸入PID 參數(shù)，就可以進(jìn)行系統(tǒng)的自動(dòng)化控制了。1.3 拉矯自動(dòng)控制系統(tǒng)鑄機(jī)拉速調(diào)節(jié)方面，主要通過(guò)鑄機(jī)綜合本地控制箱實(shí)現(xiàn)控制，通過(guò)持續(xù)方式的應(yīng)用將信號(hào)對(duì)PLC的模擬量模板進(jìn)行發(fā)送，而當(dāng)模板在完成模擬量信

4、號(hào)接收之后，則可能通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用對(duì)變頻器輸出拉速實(shí)現(xiàn)控制。同時(shí)，其通過(guò)制造工藝以及模擬量信號(hào)的應(yīng)用進(jìn)行快速計(jì)算，對(duì)同拉速具有良好匹配特征的振動(dòng)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，使用通訊網(wǎng)絡(luò)將相關(guān)參數(shù)對(duì)電機(jī)的變頻裝置進(jìn)行發(fā)送，以此在使振頻同拉速間的匹配進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而對(duì)鑄坯過(guò)程中拉矯電機(jī)的負(fù)荷量進(jìn)行降低。同時(shí)，由于在鑄坯切割之前，輸送輥道對(duì)西門子的變頻調(diào)速裝置進(jìn)行應(yīng)用，該裝置則在同DP 通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)連接的同時(shí)對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行共享，以此對(duì)鑄坯切割前距離以及拉矯機(jī)輸送速度的一致性進(jìn)行保持。2 冶金連鑄PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)2.1 大包回轉(zhuǎn)臺(tái)控制在冶金連鑄機(jī)中，大包回轉(zhuǎn)臺(tái)需要承載兩個(gè)鋼包，在完成澆鑄的過(guò)程中，需要在澆鑄和

5、待澆鑄的兩個(gè)狀態(tài)中進(jìn)行切換，在實(shí)際澆鑄的過(guò)程中，由于回轉(zhuǎn)臺(tái)需要承受較大的壓力，所以在長(zhǎng)時(shí)間的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。大包回轉(zhuǎn)臺(tái)是由一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的，但是這個(gè)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的過(guò)程需要經(jīng)過(guò)定位鞘由上升位到下降位的過(guò)程。為了避免波動(dòng)的產(chǎn)生，需要精確的控制打包回轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)速度和時(shí)間，旋轉(zhuǎn)的速度不能過(guò)大，旋轉(zhuǎn)的時(shí)間也不能太長(zhǎng)，但是又要提高整個(gè)旋轉(zhuǎn)過(guò)程的效率，才能合理的減少旋轉(zhuǎn)的時(shí)間。大包回轉(zhuǎn)臺(tái)在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)角度也要嚴(yán)格精確控制，所以在選旋轉(zhuǎn)過(guò)程中需要對(duì)旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測(cè)，可以采用脈沖編碼器完成檢測(cè)過(guò)程。在采用脈沖編碼器進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，需要在大包回轉(zhuǎn)臺(tái)旁安裝兩個(gè)同步的開(kāi)關(guān)，從而對(duì)脈沖進(jìn)行清零，清零完成之

6、后才進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)大包回轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)到澆鑄位置的時(shí)候，就需要通過(guò) PLC控制線圈對(duì)電機(jī)抱閘進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。2.2 設(shè)備冷卻水的控制在冶金連鑄機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，需要對(duì)水流量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，對(duì)設(shè)備冷卻水的控制主要從水流的溫度、壓力和流速等多方面進(jìn)行控制。冷卻水系統(tǒng)需要通過(guò)水泵加壓之后對(duì)連鑄機(jī)設(shè)備進(jìn)行供水，冷卻水使用之后， 還需要對(duì)水進(jìn)行冷卻，經(jīng)過(guò)冷卻塔冷卻，然后再次經(jīng)過(guò)加壓使用，是一個(gè)循環(huán)使用的過(guò)程。從冷卻塔出來(lái)的水流經(jīng)過(guò)吸水井和泵進(jìn)行加壓，PLC控制系統(tǒng)需要對(duì)加壓后的水流壓力以及溫度進(jìn)行檢測(cè)，符合要求的水才能供給連鑄機(jī)設(shè)備。當(dāng)水流從連鑄機(jī)設(shè)備出來(lái)之后，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)使用的過(guò)程，在水流再次進(jìn)入冷卻塔之前，需要先

7、通過(guò)PLC控制系統(tǒng)對(duì)水流的溫度和流量進(jìn)行控制。2.3 滑動(dòng)水口的控制滑動(dòng)水口是大包內(nèi)的金屬液流入中包的一個(gè)過(guò)渡環(huán)節(jié)，因此在大包水口對(duì)水口的開(kāi)合狀態(tài)進(jìn)行控制非常重要，如果這個(gè)過(guò)程沒(méi)有控制好，水口的流量精度不夠準(zhǔn)確，很有可能會(huì)引發(fā)各種安全事故，例如在操作過(guò)程中金屬液溢出等安全事故。此外，如果控制不?蜃既罰 ?在操作過(guò)程中可能會(huì)導(dǎo)致鑄殼的間斷。在整個(gè)連鑄機(jī)系統(tǒng)中，一般使用稱重傳感器對(duì)中包液位的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。PLC控制系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)到的信號(hào)按照設(shè)定好的程序和過(guò)程進(jìn)行運(yùn)算，最終根據(jù)運(yùn)算結(jié)果對(duì)大包滑動(dòng)水口的移動(dòng)量進(jìn)行控制。生產(chǎn)過(guò)程管理3.1 參數(shù)設(shè)定修改在實(shí)際生產(chǎn)中，工藝參數(shù)值將被統(tǒng)一存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)當(dāng)中。之后

8、，工作人員則會(huì)嚴(yán)格按照生產(chǎn)要求對(duì)澆鑄參數(shù)進(jìn)行選出，包括鑄坯表面溫度、鋼種參數(shù)以及截面參數(shù)等。而定尺長(zhǎng)度、PID 調(diào)節(jié)參數(shù)以及結(jié)晶器振動(dòng)頻率也能夠得到顯示，且能夠以在線的方式對(duì)設(shè)定的參數(shù)值進(jìn)行修正。3.2 操作監(jiān)視在監(jiān)視系統(tǒng)中，子畫面以及主畫面是操作站中對(duì)畫面進(jìn)行監(jiān)視的重要組成部分，通過(guò)該畫面，則能夠以更為直觀的方式對(duì)連鑄生產(chǎn)線進(jìn)行反映。操作方面，其也具有十分便捷的特征，通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊功能的應(yīng)用以及工藝畫面鍵的操作，則能夠?qū)Ξ嬅骈g的切換功能進(jìn)行完成。其畫面功能在系統(tǒng)中具有著十分重要的指導(dǎo)作用，且能夠以直觀的方式對(duì)生產(chǎn)畫面進(jìn)行反映，如送引錠以及澆鑄準(zhǔn)備等。同時(shí)，也將以更為真實(shí)的方式對(duì)生產(chǎn)流程實(shí)時(shí)控制

9、進(jìn)行反映，且具有動(dòng)畫顯示以及在線幫助功能，包括有鑄坯澆鑄、大包轉(zhuǎn)動(dòng)以及火焰切割情況下的位置等。而對(duì)于生產(chǎn)流程狀態(tài)，則能夠以動(dòng)畫的方式進(jìn)行實(shí)時(shí)的反映，如 PLC工作狀態(tài)、不同 PROFIBUS總線工作狀態(tài)以及 I/O 站工作狀態(tài)等，且對(duì)操作站同 PLC間的通訊網(wǎng)狀態(tài)具有十分有效的監(jiān)視作用。3.3 系統(tǒng)報(bào)警排查在系統(tǒng)工作開(kāi)展中，當(dāng)工藝參數(shù)以及設(shè)備等發(fā)生異常情況時(shí)，異常信息則會(huì)在操作界面上得到顯示， 并對(duì)故障類型、故障產(chǎn)生原因、故障發(fā)生時(shí)間等做好記錄。同時(shí)，系統(tǒng)也具有多媒體語(yǔ)音提示功能，能夠幫助工作人員更為便捷的實(shí)現(xiàn)故障問(wèn)題的尋找與處理，并獲得現(xiàn)場(chǎng)故障處理能力的提升。結(jié)束語(yǔ)將 PLC應(yīng)用到冶金連鑄電氣控制系統(tǒng)中，可以大大提高整個(gè)控制過(guò)程的自動(dòng)化程度，可靠性高，可以隨