连铸机电气自动化控制系统的设计与实现

魏建秋

摘要：连铸钢工程是生产钢铁的重要环节之一，涉及到的技术复杂且工程量庞大，因此，实现连铸机电气自动化控制是增加工作效率的必要前提。整个冶钢工程中较为重要的过程就是炼钢过程和轧钢过程，连铸的质量在很大程度上决定着炼钢和轧钢的质量。本文就是针对连铸机的工艺和电气自动化控制系统的设计与实现进行的分析研究。

关键词：连铸机;电气自动化;控制系统

连铸是通过多个工艺实现液态钢向固态钢转变的过渡工艺，其中包括冷凝工艺、连铸工艺以及切割工艺等等，因为连铸过程中包含的工艺复杂多样，因此连铸质量与冶钢质量呈正比例关系，直接影响着冶钢成材率。在进行冶钢工程时，应当认识到连铸工艺的技术核心地位，同时应当认识到连铸机电气自动化控制系统的设计与实现对连铸工艺质量带来的重要意义。

一、连铸机工艺

连铸机工艺技术相对复杂，整个工艺流程中需要运用的设备种类繁多，包括中间包、二次冷却装置、切割装置、振动结晶器装置等数十种。振动结晶装置的开启前提是结晶器出口坯壳保持着合理的厚度，只有在这个前提下，才能促使铸坯可以同若干个夹辊相结合，形成弧形导向。冶钢工程中的浇筑过程，需要利用到运载钢包装置，实现钢液的快速装卸，首先使钢水可以通过位于底部的钢包水口达到中间包中，实现灌注目的，其次进行滑水口的转动，对钢水进行一个指引，使其流进下口中，然后在冰冷结晶器中进行晃动，最终结晶器装置可以将钢液进行冷凝形成坯壳。在铸坯环节，下行操作和二次冷却操作是需要共同进行的，根据规律进行冷却，冷却的方式是采用喷嘴排出的雾化水，直至达到凝固状态。引锭杆会在扇形段后与铸坯直接分离，全部铸坯都凝固之后会进行矫直工序。在同时满足铸坯矫直且凝固完成的条件下，进行切割工艺，选择的切割装置应具有合理的尺寸及长度，切割完成之后将其通过辊道进行运输，进而整个连铸机工艺操作完成。

二、连铸机电气自动化控制系统的设计与实现

1.自动化控制系统的总体结构。连铸机电气自动化控制系统包含若干种电气元件，同时还涉及到智能化设备的应用和交流传动装置的应用，这些自动化设备可以同PLC控制系统实现信息的交换，为用户提供实时且可靠的参数数据，同时也可以实现参数的控制和接收。连铸机电气自动化控制系统的软硬件设计应当结合冶钢工业的实际需求，对电气自动化控制系统进行子系统的划分，主要包括平台控制子系统、后区控制子系统、仪表控制子系统、铸流控制子系统以及液压润滑子系统五个。

2.集散控制系统的设计与实现。集散控制系统的主要作用是对整个分散过程进行控制，实现系统综合信息的有效管理，并在此基础上实现通信管理的完善。在进行分散控制时，需要完成的控制内容主要有四个方面，分别是仪表、铸流、出坯区域以及切割控制，通过集散控制系统将各个参数和信息及时的反馈与控制系统中，促进测量控制、智能调节等设备的联系可靠性。不同功能的控制系统会实现不同的管理目标，PLC系统的不同使其只能进行对应区域内对象的控制和管理，但是不同的控制器可以利用信号的传递完成命令和响应，同时，电气自动化控制系统中的控制器在上位机的帮助下可以对系统数据提供一个完善的通信环境，在现场可以直接设置远程控制1/0柜和相对应的控制柜。在进行集中操作的监控时，应认识到对冶钢各个环节进行监控的重要性，重点关注主操作室、切割操作室以及出坯室的监控工作，自动化系统使工作人員可以利用多个计算机进行实时监控工作，同时，工程的设计人员可以远程帮助操作人员进行监控工作的完善。设置多个工作站，例如工程师站以及操作员站，工程师站主要进行自动化系统中程序的完善，操作员站主要完成冶钢生产设备的控制管理，保证故障报警的准确性和及时性。在进行信息的综合管理时，重点管理过程应当是计算机与工厂自动化的服务管理，对办公自动化系统进行不断完善，这需要工厂的经营者与从事生产工作的生产者共同完成管理工作，进而为工厂建设提供智能化的可靠环境。在进行通信网络的完善时，系统分散控制的重要性主要体现在现场总线的应用上，而进行集中控制时大多应用以太网来实现，在通信网络分段的情况下，应当应用交换机实现对操作室、电气室与各个机房的了解，同时保证子系统之间的可靠信息交流过程。

3.PLC系统配置分析。本文在进行连铸机电气自动化控制系统的设计与实现研究时应用的PLC系统为SIMATIC S7-300型号，该型号的系统主要以机架为基础，属于中型的控制设备，该PLC系统包含诸多元件，例如控制器、外围设备、输人输出模块等等，同时系统内设置了多个以太网为基础的通信处理器，以太网的接人使系统的运行奠定了坚实基础，进而系统中的各个处理器实现了即插即用的效果，同时与以太网建立可靠连接。在进行公用PLC系统的应用时，首先需要重视对工程平台、后区、润滑系统以及液压数据的实时监控。PLC系统中的铸流PLC系统可以实现对扇形段以及结晶器的监控;仪表PLC系统可以实现对冷却水、二次设备以及结晶器的监控;而出坯PLC系统可以实现对出坯区域内的相关设备监控。

4.电气自动化系统组态分析。在进行系统机架组态的分析时，重点在于整体的PLC系统机架配置的合理性，在机架配置中必须要包含两部分，分别是主机架的组态与扩展机架的组态。主机架组态对整个系统的组态有着指导性的作用，因此必须要进行主机架组态的完善，首先应结合系统组态的实际分布状态，而后采用人工添加的方式进行组态的完善。其次，扩展机架组态中应当包含远程I/O柜以及网络、相应设备的组态。在进行设备模块的参数分析时，设备模块的名称需进行正确描述，对机架号进行有效安排，尽可能的选择最为合理的组态分布方式。

5.电气自动化控制系统的程序设计。在进行系统的程序设计时，必须充分考虑到电气自动化控制系统的具体应用要求，应用PLC进行连铸机电气自动化控制系统的程序设计，应用Intouch10.0软件进行HMI程序设计，实现控制功能、实际操作以及工艺流程等程序的合理设计。在进行二级生产的程序设计时，需要进行控制的是整个生产过程，因此需要从全方位进行考虑，例如计划安排、数据的采集、处理和存储等。

三、结语

总的来说，连铸机电气自动化控制系统的设计与实现对钢铁工程有着重要的意义，应用自动化控制系统可以在很大程度上提升生产效率，系统具有稳定性强、节能降耗的特点，同时可以保证铸坯质量。在进行连铸机电气自动化控制系统的研究和完善时，应认识到人工智能技术的研究意义，不断完善PLC程序，实现电气自动化控制系统的长远发展。

参考文献：

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