西門子自動(dòng)化系統(tǒng)在帶鋼坯連鑄機(jī)控制中的應(yīng)用

項(xiàng)目介紹

　　我公司熱軋帶鋼每年需42萬噸熟料，原來由煉鋼廠模鑄 錠通過750軋機(jī)軋制成帶鋼坯，?/SPAN>500mm熱軋帶鋼軋 至成材，但模鑄和初軋機(jī)工藝均為淘汰落后工藝，而采 用連鑄工藝代替模鑄錠開坯工藝即可取消年近50萬噸的 模鑄和初軋能力，使帶鋼生產(chǎn)由兩火成材變?yōu)橐换鸪刹? 不僅能大幅度提高效率、降低能耗，而且會(huì)使成材率提 高7%以上。為此，我公司于2001年新建并投產(chǎn)一座年產(chǎn)57萬噸的帶鋼坯連鑄機(jī)，控制系統(tǒng)全部采用西門子S7-400 PLC控制器，傳動(dòng)裝置采用西門子變頻器，整個(gè)系統(tǒng) I/O點(diǎn)數(shù)約2500點(diǎn)左右，本系統(tǒng)的投入使轉(zhuǎn)爐鋼實(shí)現(xiàn)了全連鑄。

　　系統(tǒng)配置

　　根據(jù)連鑄機(jī)的工藝生產(chǎn)特點(diǎn)，鑄流控制系統(tǒng)一般采用相同的配置，每流一套，共3套，公用系統(tǒng)1套，CPU采用 了CPU416-2DP共4塊，開關(guān)量DI模板采用421-1BL00, 用于現(xiàn)場設(shè)備如開關(guān)、操作箱等I/O點(diǎn)的接入。DO模板采 用422-1BL00，均為24VDC*32CH型模板，采用中間繼 電器方式控制設(shè)備，對于指示單元直接輸出。模擬量模 板AI采用431-1KF10，用于儀表監(jiān)測信號(hào)的接入，如二冷 水各段的壓力、流量、拉速等。AO模板采用432-1KH10, 可任意組態(tài)通道類型，用于控制調(diào)節(jié)閥門。高速計(jì)數(shù)模 塊FM450連接增量型編碼器，用于鋼坯跟蹤、測長等, 以太網(wǎng)卡采用CP443-1 IT，既可以通過10M粗纜通訊, 也可以通過雙絞線通訊。PLC通過STEP7 5.0編程軟件, 采用網(wǎng)絡(luò)接口實(shí)現(xiàn)編程，監(jiān)控站采用基于WINNT4.0操作 系統(tǒng)的SIMATIC WinCC5.0組態(tài)監(jiān)控軟件，1套開發(fā)版，3 套運(yùn)行版。

　　系統(tǒng)構(gòu)成

　　根據(jù)公司實(shí)際情況和現(xiàn)有連鑄機(jī)的配置情況，在自動(dòng)化 選型中既要保證系統(tǒng)的先進(jìn)性、可靠性，又要降低成本, 保證系統(tǒng)的通用性，因此我們選用了西門子控制設(shè)備。

　　我公司現(xiàn)有連鑄機(jī)4臺(tái)，其中2臺(tái)采用西門子PLC控制,監(jiān)控系統(tǒng)全部為SIMATIC WinCC軟件；四座轉(zhuǎn)爐全部采 用SIEMENS S7-400PLC，監(jiān)控系統(tǒng)也全部為WinCC軟 件。這些系統(tǒng)多年來運(yùn)行穩(wěn)定可靠，幾乎沒有影響過生 產(chǎn)，我們的應(yīng)用水平不斷提高，能處理幾乎任何故障, 由于產(chǎn)品可替代性，也節(jié)約了大量的備件購買投資。

　　SIEMENS PLC的優(yōu)勢體現(xiàn)在：

　　 ·大大節(jié)省了備件資金和開發(fā)人員的培訓(xùn)資金

　　·大大提高了開發(fā)速度和運(yùn)行質(zhì)量，并縮短了故障處理時(shí)間

　　·全集成自動(dòng)化(TIA)有效減少了運(yùn)營成本，大大降低了系統(tǒng)間接口費(fèi)用

　　根據(jù)實(shí)際情況而設(shè)計(jì)出的方案是：每套為兩個(gè)機(jī)架，由

　　接口模板IM460實(shí)現(xiàn)中央機(jī)架和擴(kuò)展機(jī)架之間的連接, 采 用CPU內(nèi)置的PROFIBUS-DP接口實(shí)現(xiàn)與變頻器的通訊, 用擴(kuò)展單元IM通訊卡連接遠(yuǎn)程站ET200M，系統(tǒng)的通訊 網(wǎng)絡(luò)采用西門子高速工業(yè)以太網(wǎng)，粗纜連接，通訊速率

　　10Mb/s，抗干擾性好，用于PLC與PLC之間的通訊，采 用國際現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)之一的PROFIBUS-DP與變頻器通訊 控制，它屬于設(shè)備總線，主要用于復(fù)雜現(xiàn)場設(shè)備和分布 式I/O，物理結(jié)構(gòu)為RS-485，傳輸速率最大為12Mb/s, 由于采用的相同協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和傳輸介質(zhì)，還連接ET200M作 為遠(yuǎn)程I/O站，在液壓站、操作臺(tái)、MCC等I/O 點(diǎn)數(shù)較為 集中的地點(diǎn)設(shè)置ET200M，有效減少控制電纜量，監(jiān)控站 與PLC的通訊采用雙絞線介質(zhì)、TCP/IP開放協(xié)議。

　　系統(tǒng)功能

　　 公用PLC主要完成鋼包連澆裝置的控制、中間罐車走行、橫 移的控制、中間罐預(yù)熱控制、二冷室蒸氣排出裝置控制、切 頭小車控制、推鋼機(jī)控制、液壓系統(tǒng)控制、冷床控制。鑄 流PLC主要完成結(jié)晶器振動(dòng)頻率調(diào)節(jié)控制、拉矯機(jī)傳動(dòng)控 制、驅(qū)動(dòng)輥壓下壓力調(diào)節(jié)、引錠桿跟蹤、定尺切割控制、切 割前后輥道控制、結(jié)晶器冷卻水調(diào)節(jié)、二次冷卻水流量調(diào)節(jié)。其中，較為關(guān)鍵的功能包括：

　　·引錠桿工作過程控制 ·結(jié)晶器液面檢測控制

　　·二冷水流量動(dòng)態(tài)控制 ·自動(dòng)定尺系統(tǒng)

　　·安全連鎖和異常對策

　　小結(jié)及體會(huì)

　　我公司帶鋼坯連鑄機(jī)2001年10月建成投產(chǎn)，控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，未由于自身原因?qū)е氯魏文０鍝p壞或者通訊中斷現(xiàn)象，用戶評價(jià)良好。本連鑄機(jī)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)采用西門子PLC控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的連鎖啟停、回路調(diào)節(jié)、報(bào)警、趨勢記錄等一系列功能，降低了能耗，提高了 作業(yè)率，減少了故障停機(jī)率，提高了鑄坯的質(zhì)量和產(chǎn)量；同時(shí)，連鑄－熱 送－熱軋工藝的運(yùn)行，也提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率、改善了工人工作環(huán)境、減輕 了工人勞動(dòng)強(qiáng)度；控制系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)“三電一體化”的基礎(chǔ)上成功將 PROFIBUS現(xiàn)場總線將傳動(dòng)系統(tǒng)和ET200M遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)連接到控制系統(tǒng)中,西門子全集成自動(dòng)化的可靠運(yùn)行，大大降低了投資和維護(hù)成本，提高了可靠性和控制水平，另外基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)所具有的開放性充分考慮了過程機(jī) 接口和全廠計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)網(wǎng)的聯(lián)入方式，由于自行設(shè)計(jì)、自行開發(fā)，為整套 系統(tǒng)的可靠運(yùn)行提供強(qiáng)有力的保障，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。