連鑄機(jī)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)分析

張敬晴

摘 要：連鑄過程是是軋鋼和煉鋼的過渡階段，也是冶鋼工藝的重要環(huán)節(jié)，因此連鑄過程關(guān)系著冶鋼生產(chǎn)，關(guān)系著軋鋼質(zhì)量和成材率。作為連鑄過程的核心設(shè)備，連鑄機(jī)的應(yīng)用必須重點(diǎn)考慮電氣自動(dòng)化控制。本文通過對(duì)連鑄工藝的分析，從連鑄機(jī)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)、集散控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、系統(tǒng)組態(tài)、程序設(shè)計(jì)等方面入手對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：連鑄機(jī) ；自動(dòng)化控制 ；設(shè)計(jì)

引言

作為將煉鋼及軋鋼相連接的中間環(huán)節(jié)，連鑄過程通過澆鑄、冷凝以及切割等環(huán)節(jié)有效實(shí)現(xiàn)了液態(tài)鋼到鑄坯的轉(zhuǎn)換，由此可見，連鑄生產(chǎn)過程能否正常進(jìn)行不僅會(huì)對(duì)煉鋼生產(chǎn)過程帶來(lái)影響，更會(huì)直接影響到軋鋼質(zhì)量及其成材率。因此，如何進(jìn)一步完善連鑄技術(shù)，提高連鑄機(jī)自動(dòng)化控制水平對(duì)于帶動(dòng)冶金技術(shù)的發(fā)展具有十分重要的意義。

1連鑄機(jī)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)概述

連鑄工藝的應(yīng)用，主要通過連鑄裝置，利用鋼水鑄造各種規(guī)格的鋼坯，同時(shí)也可參與到煉鋼與軋鋼連接的中間環(huán)節(jié)。因此，整個(gè)連鑄生產(chǎn)過程是否順利，除了影響煉鋼生產(chǎn)任務(wù)順利落實(shí)以外，也決定了軋鋼的成材率及質(zhì)量水平。另外，連鑄技術(shù)的發(fā)展也推動(dòng)了冶金系統(tǒng)的優(yōu)化，在優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面起到積極作用，支持煉鋼澆筑的自動(dòng)化、連續(xù)性生產(chǎn)，是節(jié)約能源、提高成材率的重要技術(shù)保證。在連鑄機(jī)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，包括智能儀表、交流傳動(dòng)裝置以及各種元器件等，與PLC控制系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)交換，為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、控制等提供主要參數(shù)；在鑄流區(qū)域，主要用于選擇板坯連鑄機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式，優(yōu)化調(diào)節(jié)結(jié)晶器，控制扇形段的壓力。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行水平，將對(duì)板坯生產(chǎn)的質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，這也是較為重要的控制系統(tǒng)之一。

2連鑄機(jī)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

對(duì)于連鑄機(jī)而言，其電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要包括了如下幾個(gè)部分：各種電氣元件、交流及傳動(dòng)相關(guān)裝置以及智能化儀表等，此類設(shè)備同PLC控制系統(tǒng)之間發(fā)生數(shù)據(jù)交換，為現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量參數(shù)的提供，并對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行接收。為方便系統(tǒng)軟、硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，本文以功能為依據(jù)將方坯連鑄機(jī)的電氣控制系統(tǒng)分為如下五大部分：平臺(tái)控制部分、鑄流控制部分、后區(qū)控制部分、液壓及潤(rùn)滑部分、儀表控制部分。

2.2集散控制系統(tǒng)

1）分散過程的控制此部分主要包括了如下幾個(gè)方面：鑄流、儀表、切割、公用及出坯區(qū)PLC及連鑄生產(chǎn)線相關(guān)控制站、測(cè)控裝置以及智能調(diào)節(jié)器等。其中，每臺(tái)PLC負(fù)責(zé)對(duì)某區(qū)被控對(duì)象進(jìn)行控制，且各控制器間可借助于信號(hào)的傳遞實(shí)現(xiàn)內(nèi)部的聯(lián)鎖、響應(yīng)及發(fā)令等過程的實(shí)現(xiàn)，還可借助于上位機(jī)經(jīng)數(shù)據(jù)總線實(shí)現(xiàn)通信過程。此外，現(xiàn)場(chǎng)還進(jìn)行了控制柜及遠(yuǎn)程IO柜的設(shè)立。2）集中操作的監(jiān)控此部分主要包括了如下幾個(gè)方面：主操作室、切割室及出坯室等的監(jiān)控計(jì)算機(jī)，工程師及操作員顯示操作站等多臺(tái)計(jì)算機(jī)。其中，工程師站負(fù)責(zé)進(jìn)行程序的編制及其修改，而操作員站則負(fù)責(zé)對(duì)生產(chǎn)及設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行監(jiān)視，并負(fù)責(zé)進(jìn)行數(shù)據(jù)的設(shè)定以及故障的報(bào)警等等。3）綜合信息的管理此部分主要包括了計(jì)算機(jī)、工廠自動(dòng)化服務(wù)及辦公自動(dòng)化等系統(tǒng)，負(fù)責(zé)進(jìn)行生產(chǎn)及經(jīng)營(yíng)者的管理工作，為實(shí)現(xiàn)智能化工廠進(jìn)行了技術(shù)支持的提供。4）通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分散控制級(jí)采用的是現(xiàn)場(chǎng)總線，而集中控制級(jí)采用的是高速以太網(wǎng)，通過網(wǎng)絡(luò)分段，借助于交換機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了電氣室、操作室以及機(jī)房的相互連接，這樣方便了各子系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的相互傳送。

2.3基于PLC系統(tǒng)的配置

本文PLC選用的是ABSLC500系統(tǒng)的PLC，其為一種以機(jī)架為基礎(chǔ)的中型控制系統(tǒng)，主要包括了控制器、外圍設(shè)備以及模擬量、離散量以及特殊輸人及輸出等模塊構(gòu)成，并進(jìn)行了擁有內(nèi)置以太網(wǎng)通信功能的處理器以及以太網(wǎng)接口模塊的提供，使得處理器可通過即插方式同以太網(wǎng)進(jìn)行連接。對(duì)于公用PLC而言，其主要負(fù)責(zé)對(duì)平臺(tái)、后區(qū)、液壓及潤(rùn)滑等設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)和控制；鑄流PLC負(fù)責(zé)對(duì)結(jié)晶器及扇形段相關(guān)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)和控制；儀表PLC對(duì)結(jié)晶器、二次及設(shè)備冷卻水進(jìn)行檢測(cè)和控制；而出坯區(qū)PLC負(fù)責(zé)對(duì)出坯區(qū)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)和控制。

2.4系統(tǒng)組態(tài)分析

在對(duì)機(jī)架組態(tài)進(jìn)行分析的過程中，需要重點(diǎn)考慮考慮PLC系統(tǒng)機(jī)架的配置，在該配置中包含主機(jī)架和擴(kuò)展機(jī)架的組態(tài)。主機(jī)架組態(tài)中需要結(jié)合實(shí)際分布狀態(tài)，之后應(yīng)用人工添加的方式逐步完善。在擴(kuò)展計(jì)價(jià)組態(tài)中包含網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程I/O柜和相應(yīng)設(shè)備的組態(tài)。另外在設(shè)備模塊參數(shù)的過程中，需要正確描述模塊的名稱，合理安排機(jī)架槽號(hào)，并選擇合理的分配方式。

2.5系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)過程中，需要重點(diǎn)考慮自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用要求。在該連鑄機(jī)控制系統(tǒng)中，應(yīng)用PLC程序設(shè)計(jì)，選用step7V5.4編程軟件。在HMI程序設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)用Intouch10.0軟件，合理設(shè)計(jì)控制功能、工藝流程、現(xiàn)實(shí)報(bào)警和操作等。在二級(jí)生產(chǎn)管理程序設(shè)計(jì)過程中，需要控制和管理整個(gè)生產(chǎn)過程，需要重點(diǎn)考慮計(jì)劃安排、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等部分。

3連鑄機(jī)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展的合理化建議

3.1以他人之長(zhǎng)補(bǔ)

自己之短我們要充分借鑒學(xué)習(xí)其他國(guó)家的連鑄機(jī)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)技術(shù)和設(shè)備，既要向發(fā)達(dá)國(guó)家學(xué)習(xí)，也要向中小發(fā)展國(guó)家學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)中做到委屈求全，不恥下問。

3.2加強(qiáng)各企業(yè)之間的協(xié)作

企業(yè)之間應(yīng)多進(jìn)行學(xué)術(shù)交流和技術(shù)研討。這種交流與研討并不局限于鑄鋼行業(yè)，而是縱橫各行各業(yè)。要知道，連鑄機(jī)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)集鋼鐵連鑄技術(shù)、電氣技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)于一身，橫跨了鋼化行業(yè)，電氣行業(yè)、計(jì)算機(jī)行業(yè)等眾多行業(yè)。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)也不僅僅應(yīng)用于鑄鋼行業(yè)，而是應(yīng)用于整個(gè)冶金行業(yè)并逐漸走人人們的日常生活。如果各行各業(yè)都來(lái)參與電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的創(chuàng)新研討，必定會(huì)碰撞出思想的奇妙火花。連鑄機(jī)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)也就可以結(jié)合自身的行業(yè)特點(diǎn)創(chuàng)造出新領(lǐng)域。

4連鑄機(jī)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

（l）創(chuàng)新性。各大鑄鋼企業(yè)必須不斷致力于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，不斷追求連鑄機(jī)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的研發(fā)。這樣，才能在優(yōu)勝劣汰中不斷提高自己的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力；（2）一體化。實(shí)行連鑄機(jī)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的一體化能給連鑄機(jī)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展帶來(lái)更大的變化。它可以實(shí)現(xiàn)連鑄機(jī)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能管理，優(yōu)化控制技術(shù)；（3）標(biāo)準(zhǔn)化。連鑄機(jī)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的接口的標(biāo)準(zhǔn)化，能夠確保各個(gè)企業(yè)之間的信息交流更為方便，能夠?qū)崿F(xiàn)信息共享，保證在有效競(jìng)爭(zhēng)的前提下趨利避害；（幼安全化。連鑄機(jī)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)朝著安全規(guī)范的趨勢(shì)發(fā)展，可逐步降低生產(chǎn)中的危險(xiǎn)性，保證產(chǎn)品質(zhì)量；（5）專業(yè)化。連鑄機(jī)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)操作人員的專業(yè)化培訓(xùn)能使其更加容易適應(yīng)新科技的發(fā)展，也更有利其專心研究新技術(shù)，開創(chuàng)新局面。

結(jié)束語(yǔ)

總體上講，我國(guó)的連鑄機(jī)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)是處于世界的中上水平的，但是相比歐、美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家還是有著非常大的差距。發(fā)達(dá)國(guó)家的連鑄機(jī)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)正朝著智能化、全自動(dòng)化，無(wú)人澆鑄的方向發(fā)展。在當(dāng)今連鑄技術(shù)、電氣技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)突飛猛進(jìn)的時(shí)代，鑄鋼行業(yè)要想開創(chuàng)全新的格局，就必須牢牢掌握與現(xiàn)代化技術(shù)息息相關(guān)的科學(xué)知識(shí)與實(shí)踐能力，多方面多途徑了解和學(xué)習(xí)連鑄機(jī)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)，這樣才可以為國(guó)家為企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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