PLC技術(shù)在連鑄生產(chǎn)中的應用

丁 楊

（南京消防器材股份有限公司，江蘇 南京211100）

1 控制對象

連鑄機的控制主要分為公輔設(shè)備控制和流控設(shè)備控制兩大類。公輔設(shè)備分為：大包回轉(zhuǎn)臺、中間包行走、中間包升降、中間包機械手和移鋼小車等5個部分。

流控設(shè)備分為：結(jié)晶器潤滑器、結(jié)晶器振動器、引錠桿、輔助拉矯機、上拉矯、下拉矯和火焰切割機等7個部分。

電氣自動化需要為連鑄機的各個機械設(shè)備設(shè)置電氣控制連鎖動作程序、保護動作、限位功能（如：對引錠桿回收裝置進行限位控制），自動控制靜態(tài)參數(shù)測定和動態(tài)特性調(diào)試。

（1）硬件設(shè)備。配電設(shè)備。使用西門子S120變頻器（配套CU310控制單元）對連鑄機的各個部件的異步電機進行運動控制。

（2）使用進線電抗器來改善功率因素，減少高次諧波的不良影響，保護變頻器的整流部分。使用出線電抗器來減少電機噪音和振動，抑制瞬變電壓，延長變頻器有效傳輸距離。

（3）使用交流接觸器、中間繼電器和帶輔助觸點的斷路器來進行連鎖控制。

（4）控制設(shè)備。采用1套西門子S7-414-2DP PLC來完成公輔設(shè)備的控制。PLC編程軟件為STEPV5.4、變 頻 器 編程 軟 件 為STARTER V4.3.3.0，HMI編程軟件為Intouch10.0。

公輔PLC的硬件構(gòu)成為：采用1個414-2DP為cpu，1個cp443-1TCP模塊來與外部進行以太網(wǎng)通訊，使用西門子IM151-7模塊進行I/O輸入輸出接口的擴展，并作為帶cpu功能的profibus-DP子站，同時再搭配4個IM151-1作為西門子ET200S的profibus-DPI/O子站。

流控PLC的硬件構(gòu)成為：采用1個315-2DP為cpu，1個cp343-1TCP模塊來與外部進行以太網(wǎng)通訊，使用IM160和IM161模塊來擴展PLC模塊機架。使用4個IM153-1模塊進行I/O輸入輸出接口的擴展，并作為帶cpu功能的profibus-DP子站，使用DP/DPCoupler模塊來進行PLC之間信號通訊。

（5）使用西門子S120變頻器來對連鑄機的異步電機進行運動控制（所選變頻器的功率須與電機功率相適應），并搭配制動電阻（制動電阻放在柜頂）和抱閘電機來控制電機制動[2]。

公輔設(shè)備的變頻器功率可分為：大包回轉(zhuǎn)臺30kW（制動電阻3kW23Ω）、中間包升降45kW（制動電阻9.6kW13.6Ω）、中間包行走15kW（制動電阻1.56kW40Ω）、中間包機械手（制動電阻0.78kW 75Ω）移鋼小車55kW（制動電阻12kW20Ω）。

流控設(shè)備的變頻器功率可分為：結(jié)晶器潤滑0.55kW、結(jié)晶器振動15kW、輔助拉矯機7.5kW（制動電阻0.6kW100Ω）、上拉矯機7.5kW（制動電阻0.6kW100Ω）、下拉矯機7.5kW（制動電阻0.6kW 100Ω）、引錠桿驅(qū)動7.5kW（制動電阻0.1kW100Ω）和火焰切割機1.1kW。

2 程序設(shè)計

（1）數(shù)據(jù)通訊。根據(jù)連鑄機的工藝特征，設(shè)定PLC與每個公輔和流控設(shè)備的變頻器的通訊數(shù)據(jù)均為相鄰的2個字的內(nèi)容。

例1：公輔設(shè)備的大包回轉(zhuǎn)臺，PLC接收的變頻器數(shù)據(jù)為PIW600和PIW602，PLC發(fā)送至變頻器的數(shù)據(jù)為PQW600和PQW602。

例2：流控設(shè)備的引錠桿驅(qū)動，PLC接收的變頻器數(shù)據(jù)為PIW552和PIW554，PLC發(fā)送至變頻器的數(shù)據(jù)為PQW552和PQW554。

（2）控制內(nèi)容。啟動控制在連鑄機澆鋼之前，檢查各設(shè)備的運行條件，并進行各系統(tǒng)設(shè)備的參數(shù)設(shè)定。根據(jù)連鑄工藝，詳細設(shè)定公輔和流控設(shè)備的變頻器參數(shù)。

（3）引錠桿推送控制。即使用引錠桿驅(qū)動電機和拉矯機推送引錠桿，將其插入結(jié)晶器并固定的過程?？刂泣c包括：減速點位置、停車位置、擋板位置和引錠桿對中的順次動作位置等。

（4）鑄造控制。操作人員確認鑄坯完成后，向PLC系統(tǒng)發(fā)送指令，使結(jié)晶器振動電機以指定頻率運行，并控制連鑄機利用夾送輥推動引錠桿和鑄坯繼續(xù)前進，完成連續(xù)鑄造。

（5）拉拔控制。在中間包停止?jié)沧⒁院?，PLC跟蹤計算鑄坯所在位置，控制結(jié)晶器振動設(shè)備和拉矯機設(shè)備順次停止，將鑄坯全部拉出。通過火焰切割機將鋼坯切成規(guī)定的尺寸，再由輥道電機、冷床和推鋼機將鋼坯輸送出去集中存放。

3 結(jié)語

連鑄機是煉鋼生產(chǎn)中連接煉鋼和軋鋼的中間環(huán)節(jié)，屬于冶金工業(yè)中的核心設(shè)備，連鑄電氣自動化系統(tǒng)的研究也一直是工業(yè)領(lǐng)域研究的熱點。本人在多家鋼廠的連鑄自動化控制系統(tǒng)的實地考察中發(fā)現(xiàn)，運用PLC技術(shù)對連鑄自動化系統(tǒng)進行有效控制，安全可靠和穩(wěn)定性良好，極大減輕了工人的勞動強度，提高了生產(chǎn)效率，證明PLC技術(shù)在連鑄自動化系統(tǒng)的應用是非常成功的。