冶金连铸电气中PLC控制系统设计分析

王浩

摘 要：冶金连铸的自动化水平的高低直接影响连铸机的生产效率和铸坯质量，PLC控制系统具有可靠性强、自动化程度高、编程简单等特点，将其运用到冶金连铸电气控制系统中，可以大大提高冶金连铸电气控制系统的自动化程度，使工艺精度有效提高，同时可以减少铸坯表面夹渣和铸坯的裂纹指数，提高铸坯件的质量。

关键词：PLC；冶金连铸；电气控制系统

引言

近年来，我国的冶金行业得到了较为快速的发展。对于冶金行业而言，要想在目前愈发激烈的市场竞争环境中获得更好的发展，就需要做好自身生产效率的提升。自动化控制技术的出现为冶金行业的工作开展带来了好的机遇，在本文中，将以西门子公司S7系列的PLC为例，对PLC在连铸控制系统中的应用进行一定的研究。

1冶金连铸PLC自动控制系统的程序设计

冶金连铸的自动化控制系统是采用分散控制方式进行控制。PLC是可编程逻辑控制器，在工业控制系统中得到了广泛的应用。在冶金连铸自动控制系统中，主要包括以下几个方面的功能：

1.1监控站操作系统

在连铸操作室中，一般具有两台操作站，两者具有相同的工作内容，在实际操作中处于相互备用的状态。在CRT监控中，主要通过基础自动化系统的应用对其功能进行实现，且能够在不受到时间因素影响的同时对机组状况、能源介质以及设备运行等情况实现随时的掌握，且能够通过键盘鼠标等设备的应用实现程序的操作。

1.2二冷水系统PID调节

在冶金连铸的过程中，需要对氩气流量以及水流量等进行控制，并且对这些因素的控制要求非常高，尤其是水流量的流速、以及氩气流量的流速等，要求需要保持稳定的数值。在冶金连铸PLC自动控制系统的程序设计中，采用西门子PLC来代替智能仪表。PID调节中使用FB41，可以通过模拟PID调节系统的控制面板来进行控制调节，可以实现PID调节中的手电调节和自动调节的切换，只需要手动输入PID参数，就可以进行系统的自动化控制了。

1.3拉矫自动控制系统

铸机拉速调节方面，主要通过铸机综合本地控制箱实现控制，通过持续方式的应用将信号对PLC的模拟量模板进行发送，而当模板在完成模拟量信号接收之后，则可能通过通讯网络的应用对变频器输出拉速实现控制。同时，其通过制造工艺以及模拟量信号的应用进行快速计算，对同拉速具有良好匹配特征的振动参数进行计算，使用通讯网络将相关参数对电机的变频装置进行发送，以此在使振频同拉速间的匹配进行实现，进而对铸坯过程中拉矫电机的负荷量进行降低。同时，由于在铸坯切割之前，输送辊道对西门子的变频调速装置进行应用，该装置则在同DP通信网络实现连接的同时对相关参数进行共享，以此对铸坯切割前距离以及拉矫机输送速度的一致性进行保持。

2冶金连铸PLC自动控制系统实现

2.1大包回转台控制

在冶金连铸机中，大包回转台需要承载两个钢包，在完成浇铸的过程中，需要在浇铸和待浇铸的两个状态中进行切换，在实际浇铸的过程中，由于回转台需要承受较大的压力，所以在长时间的旋转状态下，会出现波动。大包回转台是由一个电机带动旋转的，但是这个自动旋转的过程需要经过定位鞘由上升位到下降位的过程。为了避免波动的产生，需要精确的控制打包回转台的旋转速度和时间，旋转的速度不能过大，旋转的时间也不能太长，但是又要提高整个旋转过程的效率，才能合理的减少旋转的时间。大包回转台在旋转的过程中，旋转角度也要严格精确控制，所以在选旋转过程中需要对旋转角度进行检测，可以采用脉冲编码器完成检测过程。在采用脉冲编码器进行检测的过程中，需要在大包回转台旁安装两个同步的开关，从而对脉冲进行清零，清零完成之后才进行检测。当大包回转台旋转到浇铸位置的时候，就需要通过PLC控制线圈对电机抱闸进行实现。

2.2设备冷却水的控制

在冶金连铸机的运行过程中，需要对水流量进行严格的控制，对设备冷却水的控制主要从水流的温度、压力和流速等多方面进行控制。冷却水系统需要通过水泵加压之后对连铸机设备进行供水，冷却水使用之后，还需要对水进行冷却，经过冷却塔冷却，然后再次经过加压使用，是一个循环使用的过程。从冷却塔出来的水流经过吸水井和泵进行加压，PLC控制系统需要对加压后的水流压力以及温度进行检测，符合要求的水才能供给连铸机设备。当水流从连铸机设备出来之后，进入下一个循环使用的过程，在水流再次进入冷却塔之前，需要先通过PLC控制系统对水流的温度和流量进行控制。

2.3滑动水口的控制

滑动水口是大包内的金属液流入中包的一个过渡环节，因此在大包水口对水口的开合状态进行控制非常重要，如果这个过程没有控制好，水口的流量精度不够准确，很有可能会引发各种安全事故，例如在操作过程中金属液溢出等安全事故。此外，如果控制不夠准确，在操作过程中可能会导致铸壳的间断。在整个连铸机系统中，一般使用称重传感器对中包液位的信号进行检测。PLC控制系统根据检测到的信号按照设定好的程序和过程进行运算，最终根据运算结果对大包滑动水口的移动量进行控制。

3生产过程管理

3.1参数设定修改

在实际生产中，工艺参数值将被统一存储在计算机当中。之后，工作人员则会严格按照生产要求对浇铸参数进行选出，包括铸坯表面温度、钢种参数以及截面参数等。而定尺长度、PID调节参数以及结晶器振动频率也能够得到显示，且能够以在线的方式对设定的参数值进行修正。

3.2操作监视

在监视系统中，子画面以及主画面是操作站中对画面进行监视的重要组成部分，通过该画面，则能够以更为直观的方式对连铸生产线进行反映。操作方面，其也具有十分便捷的特征，通过鼠标点击功能的应用以及工艺画面键的操作，则能够对画面间的切换功能进行完成。其画面功能在系统中具有着十分重要的指导作用，且能够以直观的方式对生产画面进行反映，如送引锭以及浇铸准备等。同时，也将以更为真实的方式对生产流程实时控制进行反映，且具有动画显示以及在线帮助功能，包括有铸坯浇铸、大包转动以及火焰切割情况下的位置等。而对于生产流程状态，则能够以动画的方式进行实时的反映，如PLC工作状态、不同PROFIBUS总线工作状态以及I/O站工作状态等，且对操作站同PLC间的通讯网状态具有十分有效的监视作用。

3.3系统报警排查

在系统工作开展中，当工艺参数以及设备等发生异常情况时，异常信息则会在操作界面上得到显示，并对故障类型、故障产生原因、故障发生时间等做好记录。同时，系统也具有多媒体语音提示功能，能够帮助工作人员更为便捷的实现故障问题的寻找与处理，并获得现场故障处理能力的提升。

结束语

将PLC应用到冶金连铸电气控制系统中，可以大大提高整个控制过程的自动化程度，可靠性高，可以随时随地对各项不同的控制任务进行控制，精度性高，从而保证整个冶金连铸运行的安全性，使整个工作效率大大提高。

参考文献：

[1]张海燕.浅谈PLC的发展与应用[J].机械管理开发，2010（06）：96～97.

[2]薛飞.基于PLC的电气系统控制技术分析[J].通讯世界，2015（19）：197.