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连铸机电气自动化控制系统的设计与实现

作者：奚世峰

来源：《科技传播》2013年第11期

摘 要 在冶钢工艺中，连铸过程是连接轧钢与炼钢过程的关键环节，因此，其生产过程顺利与否直接关系着炼钢生产过程的顺利进行，并影响着轧钢质量及其成材率，因此，如何实现连铸机电气自动化控制就显得十分重要了。鉴于此，本文重点就连铸机电气自动化控制系统的设计及其实现进行研究，希望能为相关领域的研究提供借鉴。 关键词 连铸机；电气自动化控制系统；设计

中图分类号TM92 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）92-0163-02

作为将炼钢及轧钢相连接的中间环节，连铸过程通过浇铸、冷凝以及切割等环节有效实现了液态钢到铸坯的转换，由此可见，连铸生产过程能否正常进行不仅会对冶钢生产过程带来影响，更会直接影响到轧钢质量及其成材率。因此，如何进一步完善连铸技术，提高连铸机自动化控制水平对于带动冶金技术的发展具有十分重要的意义。本文重点就连铸机的工艺流程及其电气自动化控制系统的设计及实现进行了研究，希望能够推动冶钢企业产品及工艺结构的优化。

1 连铸工艺分析

对于连铸机而言，其主要包括如下几个部分，即钢包的运载装置、中间包及其包车、结晶器及其振动装置、拉坯矫直相关装置、切割装置、二次冷却装置以及铸坯运出等装置。进行浇铸的过程中应先将携带钢液的钢包经相关运载装置运送于连铸机的上方，这样，通过钢包底部所具有的水口将钢液直接注入中间包中。将中间包的塞棒或者滑动水口打开之后，待钢液注入下口后，通过引锭杆头将其进行堵塞。这样一来，钢液将会沿着结晶器的周边发生冷凝，最终形成坯壳。待结晶器的下端出口上坯壳的厚度达到一定程度时，将拉坯机以及结晶器振动装置进行启动，使得携带液心的铸坯直接进入到由夹辊所构成的弧形导向段中。此时，由于二次冷却区域中呈一定规律进行布置的喷嘴所喷出的雾化水能够进行强制性的冷却，这样，铸坯在下行的同时还会受到冷却继续发生凝固。一旦引锭杆将扇形段送出之后，将会使其同铸坯发生脱开，这样铸坯就能够在全凝固状态下得到矫直。等到铸坯矫直并彻底凝固之后，水平方位通过切割装置将铸坯进行定尺长度的切割，并通过输送辊道直接运送出去。 2 连铸机电气自动化控制系统的设计与实现 2.1 系统的总体结构

对于连铸机而言，其电气自动化控制系统主要包括了如下几个部分：各种电气元件、交流及传动相关装置以及智能化仪表等，此类设备同PLC控制系统之间发生数据交换，为现场进

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行测量参数的提供，并对控制参数进行接收。为方便系统软、硬件结构的设计，本文以功能为依据将方坯连铸机的电气控制系统分为如下五大部分：平台控制部分、铸流控制部分、后区控制部分、液压及润滑部分、仪表控制部分。 2.2 集散控制系统

对于集散控制系统而言，其结构主要包括如下几个方面： 1）分散过程的控制

此部分主要包括了如下几个方面：铸流、仪表、切割、公用及出坯区PLC及连铸生产线相关控制站、测控装置以及智能调节器等。其中，每台PLC负责对某区被控对象进行控制，且各控制器间可借助于信号的传递实现内部的联锁、响应及发令等过程的实现，还可借助于上位机经数据总线实现通信过程。此外，现场还进行了控制柜及远程I/O柜的设立。 2）集中操作的监控

此部分主要包括了如下几个方面：主操作室、切割室及出坯室等的监控计算机，工程师及操作员显示操作站等多台计算机。其中，工程师站负责进行程序的编制及其修改，而操作员站则负责对生产及设备运转情况进行监视，并负责进行数据的设定以及故障的报警等等。 3）综合信息的管理

此部分主要包括了计算机、工厂自动化服务及办公自动化等系统，负责进行生产及经营者的管理工作，为实现智能化工厂进行了技术支持的提供。 4）通信网络

系统分散控制级采用的是现场总线，而集中控制级采用的是高速以太网，通过网络分段，借助于交换机技术实现了电气室、操作室以及机房的相互连接，这样方便了各子系统之间数据的相互传送。

2.3 基于PLC系统的配置

本文PLC选用的是ABSLC500系统的PLC，其为一种以机架为基础的中型控制系统，主要包括了控制器、外围设备以及模拟量、离散量以及特殊输入及输出等模块构成，并进行了拥有内置以太网通信功能的处理器以及以太网接口模块的提供，使得处理器可通过即插方式同以太网进行连接。对于公用PLC而言，其主要负责对平台、后区、液压及润滑等设备进行检测和控制；铸流PLC负责对结晶器及扇形段相关设备进行检测和控制；仪表PLC对结晶器、二次及设备冷却水进行检测和控制；而出坯区PLC负责对出坯区相关设备进行检测和控制。

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2.4 系统组态分析

对于机架的组态而言，PLC系统机架配置包括了主机架及扩展机架的组态，其中，主机架组态时需以各模块实际分布情况为依据，采用鼠标对背板进行右击即可对模块进行逐一添加。而扩展机架组态包括了网络、远程IO柜以及所挂设备的组态。此外，设置模块参数时，需对模块的名称进行描述，对机架槽号进行安排，并对匹配方式进行选择。 2.5 系统程序的设计

对于一级基础自动化程序而言，首先应进行PLC程序的设计，本文选用的是

RSLogix5000编程软件。进行HMI程序的设计时，采用了InTouch 9.5软件，并对控制功能、工艺流程、记录显示报警以及操作等画面进行设计。对于二级生产管理程序而言，其设计过程需对整个生产过程进行控制和管理，需对生产计划安排、数据采集及处理、历史数据等画面进行设计。 3 结论

通过对连铸机进行电气自动化控制系统的设计和优化后，实践发现，系统适控性及其可靠性反映均良好，且机、电及液压设备的故障频率得到了大幅度的降低，并实现了炼钢工序年产量的有效提高，因此，具有较高的应用价值。 参考文献

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