SIEMENS系列PLC在板坯连铸机自动控制中的应用方案

［摘要］：
［关键词］： AB 电机 流量计 工控
        目前，随着我国板坯连铸产业的迅猛发展，对自动化控制水平的要求日益提高，只有不断地完善和提高自身的控制系统，才能在激烈的竞争中立于不败之地。如今在钢铁行业的一级自动化控制系统中，应用的可编程控制器的品牌很多，多为国外公司制造的产品，如：西门子S7系列、东芝-GE系列、施奈德系列、AB系列等。各个公司的产品都有各自不同的优点及特性，文章以西门子S7系列可编程控制器为例，介绍了其在板坯连铸机控制系统中的应用。
板坯连铸机的工艺流程
        经转炉生产出来的合格钢水，装在一个钢包中，由天车吊至钢包回转台上。回转台旋转将钢包转至在浇铸位的中间罐车的上方，安装滑动水口，经过称重和测温后，大包打开滑动水口，钢水注入中间罐中。中间罐有储存钢水，减低钢水静压力、分流和净化钢水的作用，是钢水进入结晶器的最后一个重要冶金反应器。当中间罐中的钢水到达一定高度时，打开塞棒，使钢水注入结晶器中，结晶器是钢水凝固成型的重要设备，结晶器的出口必须有足够而均匀的坯壳厚度，保证不会拉漏。当结晶器内的钢水液面距结晶器上口80~100mm时，同时启动拉矫机和结晶器振动机构，并且启动二冷喷水阀和结晶器稀油润滑。起步拉速为0.3米/分左右，保持30秒以上再缓慢升速，1分钟后可达到正常拉速的50%，2分钟后达正常拉速的90%。然后根据中间罐内的钢水温度设定拉速。拉矫机启动后，引锭杆将随铸坯一同拉出扇形段，此时要求对引锭杆的头部进行跟踪，从而控制驱动辊的压下和抬起动作，使铸坯及引锭杆顺利的拉出扇形段。当引锭杆头部到达脱引锭位置的时候，由跟踪系统控制自动脱引锭，完成引锭杆和铸坯的分离工作。当引锭杆和铸坯分离后，由辊道将其输送到存放台架上。当铸坯到达设定的定尺长度后，由火焰切割机进行定尺切割，切割后的铸坯经输出辊道和出坯辊道运送至存放区域。
该工艺的流程见图1

图1 板坯连铸机工艺流程图
自控系统的硬件选择
         可编程控制器是实现板坯连铸机自动化控制系统的关键，板坯连铸机工艺设备比较集中，要求自动化程度比较高，在其整个运行中，很少利用人工干预，所以对控制系统的精确性和可靠性有很高的要求。而西门子系列PLC正满足了这一特点。其模块化及无风扇的设计，坚固耐用，容易扩展和广泛的通讯能力，容易实现的分布式结构以及用户友好的操作使其成为中、高档性能控制领域中首选的理想解决方案。SIMATIC S7-400的中央处理器（CC）可以连接最多21个扩展单元（EU）。同时它还可以通过ET200进行远程扩展；这种方式适用于范围很广的系统。通过CPU中的PROFIBUS-DP接口最多可连接125个总线结点。并且SIMATIC S7-400系列PLC还提供了强大的通讯服务功能：多点接口（MPI）的数据通讯；带PROFIBUS的S7通讯；带工业以太网的S7通讯。通过CP 441通讯接口模块可以实现功能强大的点对点通讯。各种信号模板（SM）用于数字量输入和输出(DI/DO)以及模拟量输入和输出（AI/AO）。功能模板（FM）：专门用于计数，定位和凸轮控制等任务。
总体控制要求及功能
        板坯连铸机自动化控制总体要求是对连铸机生产的整个过程特别是送引锭过程和浇注过程的二冷水配水进行自动控制和自动调节，使整个生产实现高度自动化，提高铸坯表面质量；在公司中控室发出上传指令的时候，可以将当前时刻运行的重要工艺参数（水量、水温、电流）、运行状态及一定时间内的工作参数曲线上传到公司的中控室。有如下功能：
1 控制操作：
在中心控制室可以对被控制设备进行远程的实时控制，如启停某些设备，调节一些模拟输出量的大小，在线设置PLC的某些参数等。同时系统还提供了机旁控制的操作，可以在维修的时候对被控制设备进行就地的控制。
2 显示功能：
用形象逼真的画面实时的显示现场各个控制设备的运行工况，以及各现场的状态数据。
3 数据管理：
根据不同数据的变化快慢和重要程度，建立生产历史数据库，定时或实时的存贮生产原始数据，供统计分析使用。可以很准确的完成例如对浇注过程中的中间罐，结晶器的使用进行跟踪记录，包括上线和下线时间，寿命，过钢量，操作人员可以很快的掌握设备的使用情况。利用实时数据库和历史数据库中的数据进行比较和分析，得出一些有用的经验参数，有利于二次冷却水表的不断改进。还可以把一些重要的参数和结果显示到显示窗口和报表中去。
4 报警功能：
当某一模拟量（电机电流、温度、流量、压力、水位等）的值超出某一特定的设定范围或某一开关量（压力开关、限位开关）发生动作时，可根据不同的需要发出不同等级的报警。从高到低主要分为三个等级：报警；故障；事件。不同等级的报警都会显示在监控系统上，各个等级都有特定的颜色显示，方便操作人员作出迅速的判断和处理。
5 打印功能：
可根据需要有选择性的打印历史数据和实时数据，并且对各种事件和报警记录、历史趋势进行实时打印输出。打印的方式可以分为：定时打印、事件触发的打印。