冶金連鑄電氣中PLC控制系統(tǒng)設(shè)計分析

王浩

摘 要：冶金連鑄的自動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)、自動化程度高、編程簡單等特點，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)的自動化程度，使工藝精度有效提高，同時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，我國的冶金行業(yè)得到了較為快速的發(fā)展。對于冶金行業(yè)而言，要想在目前愈發(fā)激烈的市場競爭環(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。自動化控制技術(shù)的出現(xiàn)為冶金行業(yè)的工作開展帶來了好的機(jī)遇，在本文中，將以西門子公司S7系列的PLC為例，對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自動控制系統(tǒng)的程序設(shè)計

冶金連鑄的自動化控制系統(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。在冶金連鑄自動控制系統(tǒng)中，主要包括以下幾個方面的功能：

1.1監(jiān)控站操作系統(tǒng)

在連鑄操作室中，一般具有兩臺操作站，兩者具有相同的工作內(nèi)容，在實際操作中處于相互備用的狀態(tài)。在CRT監(jiān)控中，主要通過基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)的應(yīng)用對其功能進(jìn)行實現(xiàn)，且能夠在不受到時間因素影響的同時對機(jī)組狀況、能源介質(zhì)以及設(shè)備運(yùn)行等情況實現(xiàn)隨時的掌握，且能夠通過鍵盤鼠標(biāo)等設(shè)備的應(yīng)用實現(xiàn)程序的操作。

1.2二冷水系統(tǒng)PID調(diào)節(jié)

在冶金連鑄的過程中，需要對氬氣流量以及水流量等進(jìn)行控制，并且對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自動控制系統(tǒng)的程序設(shè)計中，采用西門子PLC來代替智能儀表。PID調(diào)節(jié)中使用FB41，可以通過模擬PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制面板來進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，可以實現(xiàn)PID調(diào)節(jié)中的手電調(diào)節(jié)和自動調(diào)節(jié)的切換，只需要手動輸入PID參數(shù)，就可以進(jìn)行系統(tǒng)的自動化控制了。

1.3拉矯自動控制系統(tǒng)

鑄機(jī)拉速調(diào)節(jié)方面，主要通過鑄機(jī)綜合本地控制箱實現(xiàn)控制，通過持續(xù)方式的應(yīng)用將信號對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號接收之后，則可能通過通訊網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用對變頻器輸出拉速實現(xiàn)控制。同時，其通過制造工藝以及模擬量信號的應(yīng)用進(jìn)行快速計算，對同拉速具有良好匹配特征的振動參數(shù)進(jìn)行計算，使用通訊網(wǎng)絡(luò)將相關(guān)參數(shù)對電機(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)行實現(xiàn)，進(jìn)而對鑄坯過程中拉矯電機(jī)的負(fù)荷量進(jìn)行降低。同時，由于在鑄坯切割之前，輸送輥道對西門子的變頻調(diào)速裝置進(jìn)行應(yīng)用，該裝置則在同DP通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)連接的同時對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行共享，以此對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自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1大包回轉(zhuǎn)臺控制

在冶金連鑄機(jī)中，大包回轉(zhuǎn)臺需要承載兩個鋼包，在完成澆鑄的過程中，需要在澆鑄和待澆鑄的兩個狀態(tài)中進(jìn)行切換，在實際澆鑄的過程中，由于回轉(zhuǎn)臺需要承受較大的壓力，所以在長時間的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，會出現(xiàn)波動。大包回轉(zhuǎn)臺是由一個電機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)的，但是這個自動旋轉(zhuǎn)的過程需要經(jīng)過定位鞘由上升位到下降位的過程。為了避免波動的產(chǎn)生，需要精確的控制打包回轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)速度和時間，旋轉(zhuǎn)的速度不能過大，旋轉(zhuǎn)的時間也不能太長，但是又要提高整個旋轉(zhuǎn)過程的效率，才能合理的減少旋轉(zhuǎn)的時間。大包回轉(zhuǎn)臺在旋轉(zhuǎn)的過程中，旋轉(zhuǎn)角度也要嚴(yán)格精確控制，所以在選旋轉(zhuǎn)過程中需要對旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測，可以采用脈沖編碼器完成檢測過程。在采用脈沖編碼器進(jìn)行檢測的過程中，需要在大包回轉(zhuǎn)臺旁安裝兩個同步的開關(guān)，從而對脈沖進(jìn)行清零，清零完成之后才進(jìn)行檢測。當(dāng)大包回轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)到澆鑄位置的時候，就需要通過PLC控制線圈對電機(jī)抱閘進(jìn)行實現(xiàn)。

2.2設(shè)備冷卻水的控制

在冶金連鑄機(jī)的運(yùn)行過程中，需要對水流量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，對設(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)需要通過水泵加壓之后對連鑄機(jī)設(shè)備進(jìn)行供水，冷卻水使用之后，還需要對水進(jìn)行冷卻，經(jīng)過冷卻塔冷卻，然后再次經(jīng)過加壓使用，是一個循環(huán)使用的過程。從冷卻塔出來的水流經(jīng)過吸水井和泵進(jìn)行加壓，PLC控制系統(tǒng)需要對加壓后的水流壓力以及溫度進(jìn)行檢測，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)備出來之后，進(jìn)入下一個循環(huán)使用的過程，在水流再次進(jìn)入冷卻塔之前，需要先通過PLC控制系統(tǒng)對水流的溫度和流量進(jìn)行控制。

2.3滑動水口的控制

滑動水口是大包內(nèi)的金屬液流入中包的一個過渡環(huán)節(jié)，因此在大包水口對水口的開合狀態(tài)進(jìn)行控制非常重要，如果這個過程沒有控制好，水口的流量精度不夠準(zhǔn)確，很有可能會引發(fā)各種安全事故，例如在操作過程中金屬液溢出等安全事故。此外，如果控制不夠準(zhǔn)確，在操作過程中可能會導(dǎo)致鑄殼的間斷。在整個連鑄機(jī)系統(tǒng)中，一般使用稱重傳感器對中包液位的信號進(jìn)行檢測。PLC控制系統(tǒng)根據(jù)檢測到的信號按照設(shè)定好的程序和過程進(jìn)行運(yùn)算，最終根據(jù)運(yùn)算結(jié)果對大包滑動水口的移動量進(jìn)行控制。

3生產(chǎn)過程管理

3.1參數(shù)設(shè)定修改

在實際生產(chǎn)中，工藝參數(shù)值將被統(tǒng)一存儲在計算機(jī)當(dāng)中。之后，工作人員則會嚴(yán)格按照生產(chǎn)要求對澆鑄參數(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。而定尺長度、PID調(diào)節(jié)參數(shù)以及結(jié)晶器振動頻率也能夠得到顯示，且能夠以在線的方式對設(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畫面進(jìn)行監(jiān)視的重要組成部分，通過該畫面，則能夠以更為直觀的方式對連鑄生產(chǎn)線進(jìn)行反映。操作方面，其也具有十分便捷的特征，通過鼠標(biāo)點擊功能的應(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生產(chǎn)畫面進(jìn)行反映，如送引錠以及澆鑄準(zhǔn)備等。同時，也將以更為真實的方式對生產(chǎn)流程實時控制進(jìn)行反映，且具有動畫顯示以及在線幫助功能，包括有鑄坯澆鑄、大包轉(zhuǎn)動以及火焰切割情況下的位置等。而對于生產(chǎn)流程狀態(tài)，則能夠以動畫的方式進(jìn)行實時的反映，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)報警排查

在系統(tǒng)工作開展中，當(dāng)工藝參數(shù)以及設(shè)備等發(fā)生異常情況時，異常信息則會在操作界面上得到顯示，并對故障類型、故障產(chǎn)生原因、故障發(fā)生時間等做好記錄。同時，系統(tǒng)也具有多媒體語音提示功能，能夠幫助工作人員更為便捷的實現(xiàn)故障問題的尋找與處理，并獲得現(xiàn)場故障處理能力的提升。

結(jié)束語

將PLC應(yīng)用到冶金連鑄電氣控制系統(tǒng)中，可以大大提高整個控制過程的自動化程度，可靠性高，可以隨時隨地對各項不同的控制任務(wù)進(jìn)行控制，精度性高，從而保證整個冶金連鑄運(yùn)行的安全性，使整個工作效率大大提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]張海燕.淺談PLC的發(fā)展與應(yīng)用[J].機(jī)械管理開發(fā)，2010（06）：96～97.

[2]薛飛.基于PLC的電氣系統(tǒng)控制技術(shù)分析[J].通訊世界，2015（19）：197.