摘要：本文主要介紹了板坯連鑄的生產(chǎn)工藝及其系統(tǒng)概況，以及西門子PLC在柳鋼4#坯連鑄機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：PLC 連鑄機(jī) 遠(yuǎn)程站 變頻器 Profibus-DP

Application of Siemens PLC In Billet Caster

Abstract：This text mainly introduce the production craft of the billet caster and its system general , also the application of siemens PLC in NO.4 billet caster of Liugang.
Key Words: PLC Caster Remote station Transducer Profibus-DP

一、概述

進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著連鑄機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，使得冶金行業(yè)對連鑄的高效化有了更高的要求。提高連鑄的自動化水平，對保證鑄坯質(zhì)量、提高連鑄機(jī)的勞動生產(chǎn)率、增加鑄機(jī)的金屬收斂率，以及減少工人勞動強(qiáng)度都起到至關(guān)重要的作用。柳鋼轉(zhuǎn)爐廠的4#板坯連鑄機(jī)，屬于立彎式直弧形連鑄機(jī)，弧形半徑達(dá)9米，可生產(chǎn)寬1400~1800毫米、厚180~250毫米規(guī)格的板坯。在該板坯的自動化控制系統(tǒng)中，西門子PLC及其網(wǎng)絡(luò)以其接口簡單、組態(tài)方便、編程容易、實時性強(qiáng)而得到廣泛應(yīng)用。


二、生產(chǎn)工藝簡介

工藝流程圖如：

三、系統(tǒng)介紹

根據(jù)板坯連鑄機(jī)生產(chǎn)工藝的特點，該自動化信息系統(tǒng)分為二級，即1級基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)和2級過程控制計算機(jī)系統(tǒng)，帶有部分管理功能。L1是一套完整的電/儀一體化控制系統(tǒng)，其主要作用包括：一、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；二、工藝參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)的顯示和報警及工藝流程畫面的監(jiān)控；三、過程控制及計算機(jī)的通信等。L2的功能包括鑄機(jī)的模型計算、參數(shù)設(shè)定、質(zhì)量跟蹤等。

在網(wǎng)絡(luò)配置上，上位機(jī)（winccc操作站）與PLC之間通過光纖收發(fā)器轉(zhuǎn)換為100Mbps的工業(yè)以太網(wǎng)（Industry Ethernet）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MPI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，是一種高速低成本通訊，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。該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖如下所示：



1、 人機(jī)接口HMI

自動化控制系統(tǒng)軟件采用SIEMENS 公司的PCS7 V5.2軟件包，PLC控制系統(tǒng)軟件采用STEP 7 V5.2版本編程，上位機(jī)HMI監(jiān)控系統(tǒng)采用WinCC V5.1版本編程。該系統(tǒng)通過軟件組態(tài)編程實現(xiàn)過程控制所必要的全部監(jiān)控功能，包括澆注過程中各種設(shè)備狀態(tài)和相關(guān)參數(shù)的動態(tài)顯示、電氣設(shè)備的CRT操作及顯示、操作模式的選擇以及故障報警、操作記錄、實時趨勢和歷史趨勢曲線等。從而滿足工藝模型自動控制、工況監(jiān)測、安全生產(chǎn)、介質(zhì)消耗計量等要求，實現(xiàn)自動化系統(tǒng)的人機(jī)接口功能。

2、 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，維修工作量小；適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用靈活等特點，所以該控制系統(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PLC S7-400、300系列產(chǎn)品，遠(yuǎn)程站I/O采用德國圖爾克的產(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)、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2~13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)劃分為分散式的控制單元，利用Profibus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、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)。

3、調(diào)速傳動控制系統(tǒng)

電氣傳動采用的是西門子公司SIMOVERT MASTERDRIVES 6SE70系列的和MICROMASTER 440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。MICROMASTER 440通用型變頻器由微處理器控制，并采用具有現(xiàn)代先進(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)。

四、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)運行，將引錠桿送入到切割后輥道上。到位后小車停止，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行將引錠桿側(cè)移存放，等待下一澆次使用