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连铸机电气自动化控制系统分析

作者：张敬晴

来源：《科学与财富》2018年第14期

摘 要：连铸过程是是轧钢和炼钢的过渡阶段，也是冶钢工艺的重要环节，因此连铸过程关系着冶钢生产，关系着轧钢质量和成材率。作为连铸过程的核心设备，连铸机的应用必须重点考虑电气自动化控制。本文通过对连铸工艺的分析，从连铸机电气自动化控制系统的整体结构、集散控制系统、PLC控制系统、系统组态、程序设计等方面入手对控制系统的设计进行了分析。

关键词：连铸机 ；自动化控制 ；设计 引言

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炼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。 1连铸机电气自动化控制系统概述

连铸工艺的应用，主要通过连铸装置，利用钢水铸造各种规格的钢坯，同时也可参与到炼钢与轧钢连接的中间环节。因此，整个连铸生产过程是否顺利，除了影响炼钢生产任务顺利落实以外，也决定了轧钢的成材率及质量水平。另外，连铸技术的发展也推动了冶金系统的优化，在优化产品结构方面起到积极作用，支持炼钢浇筑的自动化、连续性生产，是节约能源、提高成材率的重要技术保证。在连铸机电气自动化控制系统中，包括智能仪表、交流传动装置以及各种元器件等，与PLC控制系统之间实现了数据交换，为现场测量、控制等提供主要参数；在铸流区域，主要用于选择板坯连铸机的运转方式，优化调节结晶器，控制扇形段的压力。电气自动化控制系统的运行水平，将对板坯生产的质量产生直接影响，这也是较为重要的控制系统之一。

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。

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2.2集散控制系统

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IO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、离散量以及特殊输人及输出等模块构成，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。 2.4系统组态分析

在对机架组态进行分析的过程中，需要重点考虑考虑PLC系统机架的配置，在该配置中包含主机架和扩展机架的组态。主机架组态中需要结合实际分布状态，之后应用人工添加的方式逐步完善。在扩展计价组态中包含网络、远程I/O柜和相应设备的组态。另外在设备模块参数的过程中，需要正确描述模块的名称，合理安排机架槽号，并选择合理的分配方式。 2.5系统程序设计

系统程序设计过程中，需要重点考虑自动化控制系统的应用要求。在该连铸机控制系统中，应用PLC程序设计，选用step7V5.4编程软件。在HMI程序设计的过程中，应用Intouch10.0软件，合理设计控制功能、工艺流程、现实报警和操作等。在二级生产管理程序设计过程中，需要控制和管理整个生产过程，需要重点考虑计划安排、数据采集、数据处理、数据存储等部分。

3连铸机电气自动化控制系统的建设与发展的合理化建议

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3.1以他人之长补

自己之短我们要充分借鉴学习其他国家的连铸机电气自动化控制系统技术和设备，既要向发达国家学习，也要向中小发展国家学习，学习中做到委屈求全，不耻下问。 3.2加强各企业之间的协作

企业之间应多进行学术交流和技术研讨。这种交流与研讨并不局限于铸钢行业，而是纵横各行各业。要知道，连铸机电气自动化控制系统集钢铁连铸技术、电气技术、计算机技术、互联网技术于一身，横跨了钢化行业，电气行业、计算机行业等众多行业。电气自动化控制系统也不仅仅应用于铸钢行业，而是应用于整个冶金行业并逐渐走人人们的日常生活。如果各行各业都来参与电气自动化控制系统的创新研讨，必定会碰撞出思想的奇妙火花。连铸机电气自动化控制系统也就可以结合自身的行业特点创造出新领域。 4连铸机电气自动化控制系统的发展趋势

（l）创新性。各大铸钢企业必须不断致力于创新能力的培养，不断追求连铸机电气自动化控制系统的自主知识产权的研发。这样，才能在优胜劣汰中不断提高自己的竞争实力；（2）一体化。实行连铸机电气自动化控制系统的一体化能给连铸机电气自动化控制系统的发展带来更大的变化。它可以实现连铸机电气自动化控制系统的实时性能管理，优化控制技术；（3）标准化。连铸机电气自动化控制系统的接口的标准化，能够确保各个企业之间的信息交流更为方便，能够实现信息共享，保证在有效竞争的前提下趋利避害；（幼安全化。连铸机电气自动化控制系统朝着安全规范的趋势发展，可逐步降低生产中的危险性，保证产品质量；（5）专业化。连铸机电气自动化控制系统操作人员的专业化培训能使其更加容易适应新科技的发展，也更有利其专心研究新技术，开创新局面。 结束语

总体上讲，我国的连铸机电气自动化控制系统是处于世界的中上水平的，但是相比欧、美、日等发达国家还是有着非常大的差距。发达国家的连铸机电气自动化控制系统正朝着智能化、全自动化，无人浇铸的方向发展。在当今连铸技术、电气技术、计算机技术、网络技术突飞猛进的时代，铸钢行业要想开创全新的格局，就必须牢牢掌握与现代化技术息息相关的科学知识与实践能力，多方面多途径了解和学习连铸机电气自动化控制技术，这样才可以为国家为企业带来巨大的经济效益和社会效益。 参考文献：

[1]刘新强，刘阿威.现代钢铁企业连铸机液面自动控制系统[J].商品与质量：学术观察，2011（11）.