炼钢厂连铸自动控制系统设计与应用

炼钢厂连铸自动控制系统设计与应用

王林

首钢水钢维检中心

摘要：在炼钢工业设备中，连铸是必不可少的设备。对连铸的自动控制系统进行设计是非常重要的工序，能够有效提高炼钢工业的工作效率。下面本文首先探究连铸的自动控制系统组成部分，将系统中需要的数据信息进行精确处理，合理控制运行工作的水量，通过国际标准网络的方式进行全面控制，结合PID控制技术控制所需冷却水的量，使其满足炼钢的生产要求，从而提高炼钢的整体工作效率。

关键词：连铸；炼钢；自动控制系统；设计与应用

引言：对连铸自动控制系统的设计，首先应当对系统的数据进行精确处理，这样才能够使自动控制工艺满足工作需要。应用连铸自动控制系统可以有效提高炼钢工业的工作效率，减轻工作人员的工作压力。由此可见，设计连铸自动控制系统是非常重要的。

1、概述

连铸通常是三机三流，炼钢工业的连铸系统由公用部分、1#流铸机部分、2#流铸机部分和3#流铸机部分共同运行来展开相关的炼钢工作。这四大部分分别通过一台S7- 300PLC进行控制，采用MPI技术对四台PLC控制机共同操作，从国际层面上来说，连铸自动控制系统的设计方案已经达到当前社会的最高水平层面，设计出来的连铸自动系统已经在炼钢厂得到全部验收，并大量使用于炼钢厂中。连铸自动控制系统通常都会加入安全警报的功能，在设计时将每个操作台都安装警报信号指示灯，并设置精确的流量数字显示控制仪，上级为监控，通过西门子Win CC设置界面开展有关参数的设置、报警设置等功能。在连铸自动控制系统中，冷却水的给水量是控制自动系统的关键。一般利用二冷水一段和二冷水二段对电动调节阀进行自动控制，同时结合先进PID控制来调节电动调节阀的开度，PID控制一般有两种类型，一种是自动控制，另一种是采用手动的方式进行控制，二冷却水的状态控制主要由主操作台的CT2进行工作，将其在自动状态和手动状态之间进行切换。当CT2控制处于手动状态时，通过按钮的操作对开度进行调控，以每次5%的范围进行增减调节。当CT2控制处于自动状态时，利用拉矫速度对二冷水的量进行掌控，通过输入的配水公式进行自动调整，将合理地配水公式输入FC25系统中，设立准确的公式使系统顺利运行，其中的配水系数一般有两种，一种是A1、B1配水系数，一种

另一种是A2、B2配水系数，水量控制程序块中可以调出FC25进行实际的水量控制，FC21和FC25处于这种关系：通过电动阀门的开度来把握水的量。Win CC界面通常会显示结晶器、并且还可以显示二冷水一段的水量和二冷水二段的水量。

2、生产流程

2.1生产流程设计

连铸自动控制系统一般是三机三流的方坯连铸机，除了公用部分的设计不同，连铸机其余三个部分的流程设计都是一样的，因此都用1#流铸机为例展开研究分析。

2.2系统功能

操作公用系统、1~3#铸流系统、现场的控制箱以及上位机OS能够对整个连铸机的系统进行了解，发现连铸机的自动系统符合炼钢厂的工艺需求控制，同时结合配水系统对连铸机进行自动调节。它可以对大包回转台、中包车、液压系统、出坯系统等设备进行自动化、半自动或者手动模式控制。

系统处于工作状态时，CPU将外来的逻辑信号作出判断处理，从而实现控制传动系统的运行。与此同时， CPU还把控制系统传送来的设定值实行运算，最终把运算出来的结果传送给现场的每个传感器，使每个传感器能够按照特定的工艺需求进行运转。

2.3系统网络构成

连铸机的各部分控制是由MPI网络通信来控制的，MPI网络通信主要利用三种通讯方法来对网络进行传播，其中，全局数据通讯不用进行软件的编程，只需要利用全局数据通讯的办法选择出需要运行的CPU系统，最终设置通讯区域，把设置好通讯区的Global data分别下载到MPI通讯网络的各个站当中。

3、公用部分

3.1控制系统

公用部分由三部分组成，首先是大包车部分，这是整个公用部分的核心部分，其次是1#中包车部分，最后是2#中包车部分，每一部分都是必不可少的。在进行工作时，都需要利用变频器对频率进行转换，将工作中的高速频率和低速频率进行切换。大包回转台需要设定三个限位，三个限位开关分别是减位 1、减位 2以及停止位。当操作箱的开关位置处于高速状态时，利用顺时针旋转的方式对开关进行调节，由此，大包回转台开始从高速自动转换为低速，当超过减位1时又转换为高速状态。大包车和中包车之间的工作转换主要利用变频来实现，每个部分均设置拉速显示。

3.2PLC 控制

PLC控制部分是通过中央机架和MPI网络两部分共同组成进行工作的。其中，中央机架由PCU314处理器、三个32点、一个16点的数字量传输至模板中，两个32点的数字量传出模板，最后将一个8通道的模拟量传输至模板，构成中央机架的运行。PLC控制部分主要采用集中控制进行工作的运行。在网络硬件的组成中，主要采用STEP7的西门子S7- 300 PLC编程软件进行操作。开启STEP7系统，启动向导，根据向导的每一个提示命令形成工作项目，启动新项目的Hardare编辑器硬件组态，最后形成最终的硬件组态。

4、铸机部分

4.1控制系统

连铸机的状态可以通过CT1操作台选择，一般有“单体试车”状态、“送引锭”模式、“浇铸准备”模式、“浇铸”状态四个部分。对主操作台进行操作时，必须对其进行铸机状态的选择，只有选择正确的状态才能进行相应的工作。在操作过程中往往会出现故障问题，当系统的拉矫机或者结晶振动有问题时，“结晶振动”的指示灯会亮起来提醒工作人员进行维修。当出现二冷水阶段的故障、结晶振动问题和浇铸过程中结晶水未打开的状况下，“报警”的指示灯会亮，同时警报器也会响。当工作人员摁下“报警接触”按钮时，人为报得到确认警，这时声响警报才得以解除。

4.2二冷水控制

二冷水一段和二段均采用电动调节阀，通过PID系统来控制调节阀的开度，控制开度时可以选择自动模式和手动模式。当开度调节处于自动状态时，二冷水的量一般由拉矫速度掌控，当水量控制程序块调到FC25进行“自动”配水时，每个阶段的水量由S=A*V*V+B*V+C进行确定。

当拉速V低于每分钟0.8米时，给水量为零；当拉速V高于每分钟0.8米，低于每分钟1.6米时，可以通过A1/B1/C1的系数来算给水量；当拉速V大于等于每分钟1.6米时，通过A2/B2/C2的系数来计算给水量，其中A1/B1/C1和A2/B2/C2的系数是由工艺员事先在画面上进行设定的，在进行运行工作时，可以根据实际情况进行修改，以便达到最佳的配水量。当然，对于参数的修改是需要权限的，并不是所有工作人员都可以对参数进行修改。

5.结束语

在进行炼钢生产时，连铸是生产钢的中心环节，使连铸作用自动化控制系统进行工作能够提高炼钢的工作效率，控制效果的把控是技术的关键。将最先进的控制技术运用到连铸自动控制系统中，利用先进PID控制对冷却水的水量进行调节，结合网络传输数据系统，实现高精确度的控制。在工作中，先进的PID控制对冷却水的水量进行掌控，能够使给水量的需求处于最佳。希望本文的以上内容能够为相关工作者提供有效的指导帮助，从而促进我国连铸钢生产工艺的不断优化。

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