板坯连铸系统中的PLC控制

张纪勇

摘 要：随着科学技术的发展，连铸机技术也取得了一定的进步，这大大提高了冶金行业对连铸水平的要求。不断提高板坯连铸系统的自动化水平，对于切实确保铸坯的质量，推动板坯连铸系统的进一步发展具有非常重要的作用。

关键词：板坯；连铸系统；PLC控制

1 板坯连铸系统简介

以板坯连铸机生产工艺的特点为分级依据，可以把板坯连铸系统分为基础自动化系统以及过程控制计算机系统两级系统，其中一级为自动化系统，是运行基础；二级带有部分管理功能。基础自动化系统是一套完整的电/仪一体化系统，在系统运行中起着非常重要的作用，它能够完成各工艺装置的顺序控制以及相关操作，可以对工艺参数进行设置，还可以对工艺参数与设备状态进行显示与预警，对工艺流程进行监控。另外，其还有通信功能。过程控制计算机系统有质量跟踪、参数设定以及铸机的模型计算的功能。除此之外，对于网络的相关配置问题，通过PLC与上位机之间的信息转换与以太网相连接，利用TCP/IP协议完成数据转换。

2 板坯连铸系统中PLC控制功能说明

2.1 大包回转台及中间罐车控制

一方面，对装有合格钢水的钢水包，一般要通过行车的吊运运至大包回转台的钢包臂上，此时包臂会运转到浇注位置等待浇铸。另一方面，提前预热好的中间罐通过中间罐车运送至结晶器的上方，此时中间罐会下降以完成对中就位；在准备工作完成后，钢水罐开始下降，到达指定位置后就要手动开启滑动水口，随之钢水就会通过长水口流入中间罐，等到中间罐内的钢水质量达到指定要求后就需要人工开启中间罐塞棒，这时钢水就会通过侵入式水口流入结晶器内，从而完成这一工序。

2.2 送引锭、脱引锭控制

（1）送引锭：当送引锭指令发出后，引锭杆存放小车会向下反转运行，当引锭杆到达切割后辊道位置时四个对中缸将开始进行对中，随之切割前、切割下、切割后辊道自动运行，将引锭杆送至水平扇形段内。当引锭杆尾部离开2#光电管时，切割后辊道就会停止运行，当其到达1#光电管时，切割下及切割前辊道就会停止运行，随之辊道就会以5米/分的速度在扇形段内运行，与此同时解码器也开始对其进行跟踪记录，最后将引锭杆送入结晶器下口。（2）脱引锭：当引锭杆从扇形段出来达到1#光电管时，引锭头就会与铸坯分离，当引锭杆到达2#光电管时切割后辊道就会停止，随之引锭杆被移出。

2.3 火焰切割机自动切割控制

在自动状态下，红外定尺系统会给火焰切割机的PLC发出信号，火焰切割机只有在接收到信号时才会进行工作。首先，火焰切割机会先进行预压紧，与此同时切割枪开始运动，当切割枪运转至铸坯边缘时，预煤气阀以及热氧阀就会自动打开；当其运转到之前红外定尺系统所检测的定尺距离后，火焰切割机的压头开始下压随之切割氧与粒化水打开，进行切割工作。当切割枪到达切割下辊道边缘时，切下辊就会开始向下方摆动，一直等到切割枪离开切下辊，其才能够向上摆回到原位。

2.4 输送辊道及推钢机控制

输送辊道系统是由移载下线辊道、切割后辊道、切割下辊道以及切割前辊道这四道工序组成。在输送辊道系统运行过程中主要有五个具体步骤：（1）火焰切割机在对钢坯切割完毕后发出切割完毕信号，随之切割后辊道开始正转；（2）在2#光电管检测到铸坯的情况下，移载下线辊道开始运作；（3）当铸坯尾部离开2#光电管时，之前运转的切割后辊道停止运作；（4）在3#光电管检测到铸坯的情况下，之前运行的移载下线辊道就会停止运作；（5）下线辊道运行停止时说明铸坯已成型，再利用推钢机把铸坯转移到冷床上进行冷却。这样就可以科学的对铸坯进行生产。

3 板坯连铸系统中PLC控制技术的实现

3.1 变频调速控制技术

在现代板坯连铸系统中，变频调速控制技术已在各个设备中广泛应用；主要包括推钢机、火焰切割机、输送辊道、扇形段辊道、结晶器振动、中间罐车以及大包回转台等。一般来说，PLC是通过Remote I/O Scanner通讯方式来把控制命令传输给变频器的，与此同时，变频器也将其实时状态反馈给PLC系统。另外，控制程序主要借助MOV指令来把速度、正反转以及启动停止命令以信息的形式传送给变频器，然后利用变频器的变频调速功能对整个系统进行自动控制。

3.2 铸流自动跟踪技术

铸流自动跟踪系统主要是利用物理上的光电转换原理进行工作的，通过增量式编码器来完成自动跟踪。增量式编码器可以直接利用光电转换原理来输出A、B以及Z相三组方波脉冲；其中，A、B两组方波脉冲的相位差为90°，所以能够比较方便的判断出旋转方向；与此不同的Z相每转一个脉冲，所以其常应用与对基准点的科学准确定位。增量式编码器的技术含量较高，其平均寿命可达几万小时以上，而且其构造原理较为简单，抗干扰的能力较强，有较高的可靠性，比较适用于长距离的传输。一般来说，A-B增量型编码器多安装在扇行段驱动辊的电机上，铸流PLC依据增量式编码器发送的脉冲数来自动计算并完成浇注模式、送引锭模式下的铸坯测长、电力测速以及二冷区配水等全自动控制。

3.3 大包下渣检测技术

大包下渣检测技术是用于检测包内钢水含渣量的一项技术。这个系统主要通过高度自动化、智能化的平衡补偿技术并比较钢渣与钢水导电率来检测钢渣在钢水中的含量，其中还要用到电磁感应的物理原理来对含量进行检测，然后会通过声光报警的方式提醒相关操作者及时发出大包水口关闭信号或自己手动关闭大包滑动水口，以此来控制大中包中钢水的钢渣含量，进而提高钢水的清洁度，提升其质量；除此之外，还有效避免了繁琐的除渣工作，也可以提高钢坯质量。

3.4 液面自动控制技术

液面自动控制是通过涡流传感器来对拉坯及浇钢的速度进行调节的一项技术。一般来说，涡流传感器具有连续测量结晶器钢水液面的功能，它可以输出一系列模拟数据，一般包括随液面高度线性变化的电压以及电流，再把信息传送给液面调节系统，以此完成对拉坯以及浇钢速度的自动控制，使钢水液面得以稳定在预定高度。这样一来，就可以有效的提高连铸机的工作效率，提升其工作质量，防止溢钢及漏钢事故的发生，对钢坯的质量进行有效的保证。

3.5 红外定尺技术

所谓的红外定尺即是通过红外摄像的方式对钢坯进行相关数据识别。利用红外摄像设备对红热钢坯进行远距离实时成像，将所成图像转化为数字化信息，然后传送给CPU，再利用CPU的计算与模糊识别功能对数字化信息进行相关计算与识别处理，再按照提前设定的定尺长度向PLC传送切割切割信号，使PLC控制火焰切割机对钢坯进行切割。这个系统的技术含量较高，一般具备操作维护简单、控制精度高以及检测可靠的特点，在钢坯处理中发挥非常重要的作用。

4 结束语

综上所述，在板坯连铸系统之中PLC控制的应用，对于准确、快速控制的实现，连铸自动化水平、铸坯质量与产量的提高具有非常重要的作用，而且能够降低能源消耗，降低机械故障的停机率，使得铸机的作业率得以有效提高，除此之外，还大大改善了工作环境，提高了工人的工作效率。因此，PLC控制系统在板坯连铸系统之中值得推广应用。

参考文献

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