钢铁公司连铸自动化控制系统设计实施方案

2006年12月18日 14:14:13人气：528来源：烟台勾股通信技术有限公司

1 引言

　　本着技术*、配置合理、操作维护简单、节约投资的原则，基础自动化采用电仪一体化的可编程序控制器（PLC）进行控制，铸机本体设置操作站和操作台。三电（电气、仪表和计算机）自动化控制系统设计拟采用网络控制技术，其基础自动化级设计方案，是集自动化技术、计算机技术和通讯技术为一体的控制方案。

　　2、方案的研究和确定

　　基础自动化级采用以 PLC 控制装置为核心（电控和仪控），根据控制功能区域划分为分散式的控制单元，采用典型的远程I/O，这样可以大量节省控制电缆和施工费用。每流仪表柜、阀柜、控制操作台（主操作台、拉矫切割操作台、出坯操作台）分别设置远程I/O站，实现分散远程控制，系统简单可靠。仪表检测和控制亦采用 PLC 控制装置，完成过程参数设定、采集、监视及回路调节。通过软件组态编程实现过程控制所必要的全部监控功能。从而满足工艺模型自动控制、工况监测、安全生产、介质消耗计量等要求。从而满足工艺模型自动控制、工况监测、安全生产、介质消耗计量等要求。

　　整体自动化信息系统由四级构成：4级，公司生产信息管理系统；3级，生产控制计算机系统；2级，过程控制计算机系统；1级，基础自动化系统。L4包括生产管理、物流管理、质量管理、技术管理、成本管理、销售管理和发货管理等功能。L3负责对各生产机组的生产组织和协调，是信息系统的枢纽。它接受L4的生产计划，下达生产指令。L2的功能包括铸机的物料跟踪、模型计算、参数设定、质量跟踪和班报表/日报表等。L1（基础自动化系统）由电气和仪表等控制系统组成，控制上主要包括逻辑/顺序控制、传动控制、回路控制，人机接口和数据通信等。过程控制计算机（L2）和HMI人机接口（含L1级）过程控制计算机系统，上连生产控制计算机系统，下接基础自动化系统。主要完成生产计划的接受、跟踪，生产节奏控制，生产实绩上传，模型计算，生产报表等功能。设置过程控制计算机的主要目的是实现快速有效的模型控制和信息管理。本着*、适用、经济、易操作管理和可扩充的原则对二级计算机进行配置。HMI计算机监视操作站和PLC在开放的网络上进行数据采集和过程监控。操作站采用台式计算机，配置：。L2级和L1级操作站只是在功能上进行划分，而在物理连接上没有分别。

　　3、技术方案的特点

　　1. 运转模式

　　运转模式分为：送引锭准备模式，送引锭模式，浇铸准备模式，浇铸模式，尾坯模式,检测模式.

　　　　(1) 送引锭准备模式

　　　　送引锭准备模式，亦称准备模式。

　　　　用于线上设备的维修与调整，以达到浇铸前各设备处于待运转状态。此模式只能从尾坯模式后选择。

　　　　(2) 送引锭模式

　　　　送引锭模式铸机中有关操作的模式。此模式可以从送引锭准备模式后选择。

　　　　(3) 浇铸准备模式

　　　　浇铸准备模式，亦称保持模式。是引锭头进入结晶器后等待铸造的模式。从送引锭模式完成开始到开浇为止。此模式开始后，为了防止引锭下滑，1#~4#扇形段内弧驱动辊处于制动状态。

　　　　(4) 浇铸模式

　　　　用于正常浇铸。此模式只能从浇铸准备模式后选择。

　　　　(5) 尾坯模式

　　　　拉尾坯模式，用于浇铸末期对结晶器中钢液面进行封顶处理后进行的操作。只能从浇铸模式后开始。此模式包括重拉坯，即各种原因致使正常浇铸操作中断时的拉坯。

　　　　(6) 检测模式

　　　　有三种功能:a.辊缝测量 b.辊子旋转测量 c.外弧对弧测量

　　硬件采用AB公司产品，主要包括PLC模块、控制单元、通讯接口、HMI。每台操作站具体配置如下：

　　(1)工控机P4，主频2.8 GHZ，内存512MB，硬盘80GB,采用19"液晶显示器

　　(2)软件系统组成：编程软件RSLOGIX5000、过程画面编辑软件RSView32。

　　(3)系统网络结构

　　整个基础自动化采用可编程序控制器（PLC）进行控制，连铸机设置三套PLC和三套HMI操作站。PLC公用系统一台，铸流系统一台，仪控系统一台。PLC计算机之间将通过光纤收发器转换为100Mbps工业Ethernet网相连。PLC的主机与远程站之间连接采用ControlNet网络连接，变频器传动装置之间采用DeviceNet网络连接。

4、软件特点

　　1756-L55 ControlLogix5555 Controller，具有以下特点：①无缝连接，易于和现有的PLC系统集成；现有网络的用户可以与其它网络上的程序控制器透明的收发信息；②快速性，它是通过背板提供了高速数据传输，而且它提供了一个高速的控制平台，提供了一个模块化的控制方法；③可升级，可根据需要，增加或减少控制器和通讯模块的个数，可在一个机架内使用多个控制器；④工业化，它提供了一个硬件平台，可耐受振动、高温和各种工业环境的电气干扰；⑤集成化，它建立了一个集成了多种技术的系统平台，包括顺序控制、运动控制、传动控制和过程应用；⑥结构紧凑，它适用于控制高度分散并且配电盘空间有限的应用场合。无论在控制速度上还是控制精度、抗干扰性、灵活性各方面都处于PLC产品的地位。

　　工业自动化控制系统所使用的软件平台，必须保证性能稳定，功能强大，Windows2000 professional 操作系统稳定，它成为工业自动化控制系统软件平台的。编程软件RSLOGIX5000能完成庞大的逻辑控制，采用结构和数组的符号化编程，以及于顺序控制、运动控制、过程控制和传动控制场合的指令集，可以随心所欲的实现各种控制要求。Controller tags中可以输入中文方便的进行程序注释。上位监控软件Rsview32，不但可以画出逼真的图形，它还将数据显示、模拟操作，数据库，实时趋势，历史趋势，报警，打印等功能紧密结合，的实现了生产的自动化操作控制；它能将数据库的数据按时间存放在数据文件里供历史趋势文件调用显示，这样就能把几个小时、几天，甚至几个月前的数据用数据曲线和具体数据的形式展示给工程师们，以便分析事故和改进工艺。因此，Windows2000 professional, RSLOGIX5000, Rsview32成为本次自动化控制系统的开发工具。

　　5、PLC控制功能

　　　　数据采集；
　　　　大包回转控制；
　　　　中间罐车控制；
　　　　抽蒸汽风机控制；
　　　　连铸机液压系统控制；
　　　　电动(气动)阀门控制；
　　　　结晶器机械振动控制（与机械设备成套提供）；
　　　　结晶器液面控制；
　　　　拉矫机传动控制；
　　　　引锭杆控制；
　　　　铸坯跟踪控制；
　　　　切割控制；
　　　　铸流辊道传动控制；
　　　　故障报警.
　

　　6、软件调试及运行

　　在软件设计开发阶段，实际受控的设备，自动化仪表等都是与PLC没有连接的情况下完成的。到了调试阶段就可以对编写的程序实施在线测试，并结合生产现场的实际情况，调试程序使控制效果达到*化。

　　在调试过程中，我们分别对公用PLC、铸流PLC和仪控PLC所属设备进行了单点和联动调试，自动和手动情况下的调试，事故紧急状态下的调试等。在调试前我们作了全面的考虑，制定了周密的设计方案。对现场调试可能出现的问题进行了迅速处理，采取了有效的解决措施，经过20多天的现场调试使整个自动控制系统一次投运成功。

　　7、结束语

　　邯钢新大板坯自动控制系统自投产以来一直运行良好，系统可靠稳定，维护工作量小，*工艺要求，达到了国内同行业*水平。

关键词：控制器自动化控制系统控制电缆仪表柜过程控制

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