S7-300在無錫某弧形連鑄機(jī)中的全自動化控制應(yīng)用

1． 工藝概述

超低頭板坯連鑄機(jī)

近年來，由于純凈鋼水生產(chǎn)技術(shù)的完善，為小半徑連鑄機(jī)生產(chǎn)無大型夾雜物內(nèi)弧偏聚的鑄坯創(chuàng)造了有利條件，由于多點(diǎn)矯直及連續(xù)矯直技術(shù)的發(fā)展，使過去必須進(jìn)行全凝矯直的裂紋敏感鋼可以帶液心進(jìn)行矯直，連鑄機(jī)半徑不再成為限制拉速的因素。在這種技術(shù)背景下，一種小半徑（R=3.5--8米）的弧形多點(diǎn)矯直的板坯連鑄機(jī)被認(rèn)為是一種新的更有吸引力的板坯連鑄機(jī)機(jī)型。由于這種機(jī)型設(shè)備高度較一般弧型板坯連鑄機(jī)（R=8--12.5米）更低，鋼水靜壓力更小，因此被稱為超低頭板坯連鑄機(jī)

2． 控制概述

西門子PLC控制在各行業(yè)尤其是冶金行業(yè)，已經(jīng)具有成熟的控制技術(shù)。在低端產(chǎn)品和高端產(chǎn)品上，都以其控制系統(tǒng)穩(wěn)定的性能、容易擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、設(shè)備間的充分兼容性和適中的價格在各個領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用，具有很高的性價比。弧形連鑄機(jī)的控制單元甚多，涉及機(jī)、電、儀、液、自動化。本文從系統(tǒng)的合理分區(qū)域控制、控制技術(shù)的規(guī)范以及合理可靠的控制方式上介紹系統(tǒng)配置和軟件設(shè)計(jì)。

二． 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

這套連鑄機(jī)包括控制系統(tǒng)由馬鞍山卡斯特工程技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)、調(diào)試，實(shí)踐證明該系統(tǒng)具有穩(wěn)定性高、可操作性強(qiáng)、維護(hù)方便以及完善的自動化程度控制理念，系統(tǒng)可以從一下三個方面介紹其硬件設(shè)計(jì)思想。

1． 控制系統(tǒng)介紹

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)I/O點(diǎn)在1000左右，PLC采用集中控制，不采用遠(yuǎn)程控制單元的方式進(jìn)行配置。在控制方式的設(shè)計(jì)上分為機(jī)旁和遠(yuǎn)程控制，遠(yuǎn)程上又有手、自動控制，實(shí)現(xiàn)自動化操作。設(shè)計(jì)上I/O點(diǎn)全進(jìn)PLC系統(tǒng)，故簡化了電氣設(shè)計(jì),但對控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性配置和軟件設(shè)計(jì)提出更高的要求。

分區(qū)域，單區(qū)域獨(dú)立PLC控制，各PLC間采用對等網(wǎng)連接、profibus－DP接口、FDL協(xié)議通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。兩臺HMI終端以及現(xiàn)場一臺觸摸屏。

PLC跟變頻器是硬接線信號實(shí)現(xiàn)開關(guān)和模擬量信號控制

2． 硬件配置

PLC采用高性能315-2DP，結(jié)晶器PLC是314PCU。結(jié)晶器是一套獨(dú)立系統(tǒng)，跟主系統(tǒng)PLC采用對等網(wǎng)連接、FDL協(xié)議交換數(shù)據(jù)，而結(jié)晶器控制本身有兩個200的PLC，通過MPI接口構(gòu)成MPI網(wǎng)絡(luò)。

本配置擴(kuò)展模件是IM360/361架構(gòu)，配置中用到特殊的8通道脈沖計(jì)數(shù)模件FM350-2,用來跟蹤流線生產(chǎn)長度，以達(dá)到自動跟蹤控制的目的。

觸摸屏采用韓國M2I公司的5SAD系列7.5英寸屏幕。

三． 軟件設(shè)計(jì)

1． 區(qū)域控制

在工藝的基礎(chǔ)，進(jìn)行合理的分區(qū)域控制：二冷自動配氣配水、中包聯(lián)鎖控制、液壓站控制、流線跟蹤與同步控制、切割區(qū)域輥道、引錠桿控制、結(jié)晶器控制以及輔助控制。

2． 聯(lián)鎖控制

1）一個單元聯(lián)鎖報警的控制思想：通過反饋的運(yùn)行信號經(jīng)過程序處理判斷該單元回路的好壞。

2）單元間的聯(lián)鎖控制思想：必須從人身安全和設(shè)備壽命與安全考慮，全面的收集聯(lián)鎖信號，對重要和非重要的信號進(jìn)行歸類，實(shí)現(xiàn)緊急處理或是緊急停機(jī)的功能，最大程度的滿足生產(chǎn)需要。

3）系統(tǒng)聯(lián)鎖信息的歸類：要實(shí)現(xiàn)自動化程度的安全生產(chǎn)，必須全面的歸類整個系統(tǒng)的直接和間接信息，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可操作性、完善性。

4）跟蹤與聯(lián)鎖控制：通過編碼器的反饋量轉(zhuǎn)換成即時速度并累計(jì)澆鑄長度，再通過計(jì)算實(shí)現(xiàn)不同輥徑的輥道同步運(yùn)行。澆注長度實(shí)現(xiàn)引錠桿跟蹤和輥道的聯(lián)鎖動作，包括二冷水調(diào)節(jié)閥和切斷閥的跟蹤響應(yīng)。

3． 數(shù)據(jù)傳輸

1）設(shè)計(jì)中用到4種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸：MPI、DP、RS232、IM360/361;其中觸摸屏是接受RS232接口，通過315集成的DP接口下掛PC adapter適配器，其間用85信號放大器以延長通訊距離。

2）對等DP網(wǎng)的數(shù)據(jù)通訊：發(fā)送數(shù)據(jù)功能塊FC5 AG_SEND與接受數(shù)據(jù)功能塊FC6 AG_RECV配套使用，在NET_PRO里配置連接，連接類型是FDL協(xié)議。

4.畫面設(shè)計(jì)

具有人性化、可操作性的HMI。

在主界面設(shè)計(jì)效果和二冷水控制思想方面均具有國際性通用模式相接軌。

四． 結(jié)論

公司承接這套系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)、三電設(shè)計(jì)與調(diào)試以及工藝設(shè)計(jì)工作全套工程，以最優(yōu)的投資、成熟的控制系統(tǒng)和服務(wù)得到甲方的好評。