連鑄機電氣自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

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關(guān)鍵詞：連鑄機；電氣自動化；控制系統(tǒng)

1連鑄機工藝流程

在對連鑄機的使用環(huán)節(jié)中，一般會用到的器材包括震動結(jié)晶器、冷卻二次裝置、直接拉坯橋等[1]，當(dāng)結(jié)晶器出口的胚殼厚度達(dá)到規(guī)定范圍時，便可以使用拉坯機和振動結(jié)晶器，使得含有液態(tài)鋼的鑄坯與夾錕連接，促使導(dǎo)向弧的形成。在澆鑄過程中，對液態(tài)鋼的裝卸需要用到運載鋼包裝置，將液態(tài)鋼倒入連鑄機中，然后將鋼水由底部進(jìn)水口導(dǎo)入中間包。在對鋼水的冷卻過程中，需要先將包塞中間棒打開，使鋼水流入下水口并用引錠桿頭堵住，在冷凝結(jié)晶器中進(jìn)行冷凝結(jié)晶并形成坯殼。在鑄坯過程中，需要進(jìn)行再次冷卻，一般使用霧化水進(jìn)行冷卻，使得鋼液進(jìn)一步冷卻凝固。一旦引錠桿越過扇形段，便會脫離于鑄坯，這需要在鋼液完全冷凝后進(jìn)行矯直。在對鑄坯的切割中，需要用到規(guī)范的切割裝置，待切割完成后，將凝固的鋼液運送出來。

2連鑄機控制系統(tǒng)設(shè)計

在連鑄機的電氣化自動控制系統(tǒng)中，一般包括傳動交流裝置、電氣元件、智能儀表等，在PLC控制系統(tǒng)的支持下，實現(xiàn)各儀器之間的信息傳輸，對連鑄過程的實時信息進(jìn)行有效的監(jiān)控與處理。連鑄機的電氣自動化控制系統(tǒng)具體可以分為以下幾個系統(tǒng)：

2.1液壓和潤滑系統(tǒng)

在液壓系統(tǒng)中，又可細(xì)分為維修液壓系統(tǒng)、出坯液壓系統(tǒng)、結(jié)晶液壓系統(tǒng)和液壓主系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)的主要功能便是通過配備的液壓傳感器，實時監(jiān)控連鑄過程中鋼液的壓力大小，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街骺刂葡到y(tǒng)，相關(guān)專業(yè)人員可以通過鋼液的實時壓力數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析總結(jié)，根據(jù)液壓數(shù)據(jù)對連鑄過程進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，保證液壓處于穩(wěn)定狀態(tài)，有利于連鑄過程的順利進(jìn)行。在潤滑系統(tǒng)中，主要是進(jìn)行潤滑脂的分配，確保在連鑄過程中鑄坯在錕道轉(zhuǎn)換中引起劃痕，而潤滑系統(tǒng)的自動化控制，有條不紊的進(jìn)行潤滑脂分配，保證了連鑄過程中供脂的穩(wěn)定性。

2.2鑄流控制系統(tǒng)

一般控制結(jié)晶器等部分，包括結(jié)晶震動裝置、下液壓裝置、壓力系統(tǒng)等[2]，在進(jìn)行澆鑄時，就可以在電氣化自動系統(tǒng)的幫助下，對澆鑄的實際狀態(tài)進(jìn)行反饋，更加精確的檢測結(jié)晶器的穩(wěn)定性、液面控制等，提高連鑄過程中鑄坯的生產(chǎn)效率。

2.3后臺控制系統(tǒng)

后臺控制一般包括后部錕道、出坯設(shè)備的控制等，其主要設(shè)備由對中裝置升降擋板、切割設(shè)備、脫引錠設(shè)備等，在連鑄過程中，后臺設(shè)備的各種參數(shù)需要更加的精密，測定的參數(shù)也比較多，這便需要更加先進(jìn)的儀表設(shè)備，通過參數(shù)設(shè)定精確的切割車軌道，保證切割槍的精確操作，使得切割的鋼材有較高的精確度，提升鋼材質(zhì)量。

2.4平臺控制系統(tǒng)

一般為澆筑設(shè)備，包括中間包、鋼包回轉(zhuǎn)臺、結(jié)晶排煙風(fēng)機等，通過控制系統(tǒng)進(jìn)行中間包移動、鋼水運送等。配水流程優(yōu)化圖見圖1。

2.5儀表控制系統(tǒng)

儀表主要用于檢測中間包、鋼水罐、冷卻水水管和焦?fàn)t的溫度，鋼水罐和中間包的重量，焦?fàn)t氧氣、中間包氬氣、冷卻水、焦?fàn)t總管煤氣的流量與壓力，以及降溫結(jié)晶器的水溫差等相關(guān)設(shè)備參數(shù)。在對連鑄機的電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計中，本文通過鋼鐵工業(yè)與加工工藝的實際需求，將其設(shè)置為分散控制的集散控制系統(tǒng)、集中操作等，在主控制系統(tǒng)中，又設(shè)置液壓潤滑、后臺控制、鑄流控制等系統(tǒng)的子系統(tǒng)，對生產(chǎn)運作進(jìn)行嚴(yán)格的管理控制，詳細(xì)優(yōu)化見圖2。

3集散系統(tǒng)設(shè)計

3.1PCL配置

（1）PCL自動化系統(tǒng)的配置在PLC系統(tǒng)中，一般包括模擬量系統(tǒng)、輸出與輸入系統(tǒng)、控制器等，是通過中型機架控制系統(tǒng)構(gòu)成[3]。以PLC-6系列的處理器為基礎(chǔ)設(shè)備，在以太網(wǎng)為載體的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，達(dá)到對各種儀器設(shè)備的連接。PLC儀表用于對各種各樣的冷卻設(shè)備的控制與測定；公用PLC主要功能為控制和檢驗潤滑設(shè)備、平臺設(shè)備與后臺設(shè)備；鑄流PLC主要作用是對結(jié)晶器與扇形段進(jìn)行控制與測定；而出坯區(qū)設(shè)備的控制與檢測則需要用到PLC出坯區(qū)，例如出坯區(qū)如何配置、臺車橫移輥道如何運行、對象的多個控制等，其中的主要器材夠成為：主機架、遠(yuǎn)程機架，在進(jìn)行對機架之間的連接時，則需要用到ControlNet，并且還需要對所有輥道設(shè)備進(jìn)行檢測與控制，這里需要安裝多個變頻器。

（2）PLC自動化系統(tǒng)的組態(tài)首要要進(jìn)行模塊參數(shù)的分析與設(shè)置，模塊參數(shù)一般用于對機架槽號與相關(guān)模塊名稱的編寫，需要選擇合適的編寫方式。按照模擬量的標(biāo)準(zhǔn)對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行測量，然后進(jìn)行輸入部分與輸出部分的數(shù)據(jù)分析，再進(jìn)行濾波時間、偏移量、類型信號等指標(biāo)的模擬輸入。在組態(tài)機架的過程中，可應(yīng)用自動化PLC機架設(shè)備，一般組成為組態(tài)機架、擴展機架等，在對主機架的組裝過程中，其分布需要按照所有模塊標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，然后通過背板對模塊的逐一添加。在擴展機架的內(nèi)容中，一般分為掛機組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)、IO柜遠(yuǎn)程組態(tài)等。

3.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

（1）通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計在對分散系統(tǒng)進(jìn)行控制時，通過場地的總線纜在以太網(wǎng)的作用下進(jìn)行信息傳輸，實現(xiàn)對場地的實時監(jiān)控，信息上傳與指令下達(dá)。在這一過程中，可以分為數(shù)個網(wǎng)絡(luò)段，在光纖與交換機的結(jié)合下將電氣室、操作室、機房進(jìn)行數(shù)據(jù)共享連接，實現(xiàn)信息的相互傳遞。借助以太網(wǎng)，建立HMI系統(tǒng)對自動化設(shè)備與計算機進(jìn)行智能操作，通過操作員站的客戶機將上傳的數(shù)據(jù)信息顯示出來，操作員根據(jù)實際情況輸入相應(yīng)的信息，并上傳到對應(yīng)的服務(wù)器進(jìn)行信息傳輸，自動化系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲、客戶機等之間的通信需要建立數(shù)據(jù)庫服務(wù)器來完成。

（2）集中監(jiān)控優(yōu)化設(shè)計一般由顯示工程師操作站、切割室計算機、監(jiān)控出坯室等組成，在操作站中，實時監(jiān)控生產(chǎn)過程與設(shè)備運行情況，通過提前設(shè)定規(guī)范的數(shù)據(jù)，一旦生產(chǎn)過程或設(shè)備運行出現(xiàn)問題便會報警，實現(xiàn)及時發(fā)現(xiàn)問題并處理。在工程師站中，一般是對數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，對運行程序進(jìn)行編制。

（3）分散過程優(yōu)化設(shè)計在出坯室配備PLC切割，在連鑄電氣室配備鑄流、PLC儀表、公用PLC等，在連鑄生產(chǎn)線上安裝智能調(diào)節(jié)裝置與監(jiān)控設(shè)備等，在連鑄生產(chǎn)線的各個控制室中配備PCL進(jìn)行實時監(jiān)控，實現(xiàn)各個控制器之間的信號傳輸，并進(jìn)行指令，實現(xiàn)總數(shù)據(jù)線在上位機上的信息傳輸。

（4）綜合信息優(yōu)化設(shè)計綜合信息系統(tǒng)一般包括計算機管理、辦公系統(tǒng)、服務(wù)系統(tǒng)等，以服務(wù)器和操作站為載體，對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集處理，并將操作歷史進(jìn)行有效記錄，完成連鑄過程中上游與下游的通信，這樣不僅可以對連鑄過程的生產(chǎn)情況進(jìn)行有效的上傳并分析，根據(jù)實際情況制定好合理的生產(chǎn)計劃，有利于連鑄過程的高效進(jìn)行。

4結(jié)語

連鑄是鋼鐵生產(chǎn)中的重要步驟，其自動化程度直接關(guān)系到鋼鐵工業(yè)的耗能費用與鋼鐵的成品質(zhì)量，也是體現(xiàn)生產(chǎn)線先進(jìn)程度的重要標(biāo)志。隨著大部分鋼鐵企業(yè)對連鑄機的電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅能顯著的降低生產(chǎn)耗能與成本費用，也使得鋼鐵生產(chǎn)線的效率大大提高，并且保證了生產(chǎn)流程的有序進(jìn)行，提高了生產(chǎn)過程的系統(tǒng)穩(wěn)定性。在連鑄機的電氣自動化控制系統(tǒng)中，還需要針對一些問題進(jìn)行改進(jìn)，完善PLC程序，進(jìn)一步提高自動化水平，以提高鑄坯生產(chǎn)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]張德明.連鑄機液壓系統(tǒng)油液狀態(tài)監(jiān)測實例分析[J].液壓氣動與密封,2020,40(03):74-75.

[2]高民,祁蕾,楊繼芳.基于PLC的硅鋼連鑄機干油集中潤滑控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計[J].南方農(nóng)機,2020,51(02):131.

[3]閆凡熙,肖華生.DANIELI2150連鑄機澆鑄狀態(tài)自動更換中間包浸入式水口設(shè)計[J].連鑄,2019,44(06):80-81.

作者：朱英華 單位：山信軟件股份有限公司萊蕪自動化分公司