西門子自動化系統在帶鋼坯連鑄機控制中的應用

項目介紹

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軋機軋制成帶鋼坯，?/SPAN>500mm熱軋帶鋼軋 至成材，但模鑄和初軋機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，使帶鋼生產由兩火成材變為一火成材, 不僅能大幅度提高效率、降低能耗，而且會使成材率提 高7%以上。為此，我公司于2001年新建并投產一座年產57萬噸的帶鋼坯連鑄機，控制系統全部采用西門子S7-400 PLC控制器，傳動裝置采用西門子變頻器，整個系統 I/O點數約2500點左右，本系統的投入使轉爐鋼實現了全連鑄。

系統配置

根據連鑄機的工藝生產特點，鑄流控制系統一般采用相同的配置，每流一套，共3套，公用系統1

套，CPU采用 了CPU416-2DP共4塊，開關量DI模板采用421-1BL00, 用于現場設備如開關、操

作箱等I/O點的接入。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，用于儀表監測信號的接入，如

二冷 水各段的壓力、流量、拉速等。AO模板采用432-1KH10, 可任意組態通道類型，用于控制調

節閥門。高速計數模 塊FM450連接增量型編碼器，用于鋼坯跟蹤、測長等, 以太網卡采用

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, 采用網絡接口實現編程，監控站采用基于WINNT4.0操作 系統的SIMATIC WinCC5.0組態監

控軟件，1套開發版，3 套運行版。

系統構成

根據公司實際情況和現有連鑄機的配置情況，在自動化 選型中既要保證系統的先進性、可靠性，又要降低成本, 保證系統的通用性，因此我們選用了西門子控制設備。

我公司現有連鑄機4臺，其中2臺采用西門子PLC控制,監控系統全部為SIMATIC WinCC軟件；四座轉爐全部采 用SIEMENS S7-400PLC，監控系統也全部為WinCC軟 件。這些系統多年來運行穩定可靠，幾乎沒有影響過生 產，我們的應用水平不斷提高，能處理幾乎任何故障, 由于產品可替代性，也節約了大量的備件購買投資。

SIEMENS PLC的優勢體現在：

·大大節省了備件資金和開發人員的培訓資金

·大大提高了開發速度和運行質量，并縮短了故障處理時間

·全集成自動化(TIA)有效減少了運營成本，大大降低了系統間接口費用

根據實際情況而設計出的方案是：每套為兩個機架，由接口模板IM460實現中央機架和擴展機架之間

的連接, 采 用CPU內置的PROFIBUS-DP接口實現與變頻器的通訊, 用擴展單元IM通訊卡連接遠

程站ET200M，系統的通訊 網絡采用西門子高速工業以太網，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 用國際現場總線標準之一的PROFIBUS-DP與變頻器通訊 控

制，它屬于設備總線，主要用于復雜現場設備和分布 式I/O，物理結構為RS-485，傳輸速率最大為

12Mb/s, 由于采用的相同協議標準和傳輸介質，還連接ET200M作 為遠程I/O站，在液壓站、操作

臺、MCC等I/O 點數較為 集中的地點設置ET200M，有效減少控制電纜量，監控站 與PLC的通訊采

用雙絞線介質、TCP/IP開放協議。

系統功能

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、中間罐預熱控制、二冷室蒸氣

排出裝置控制、切 頭小車控制、推鋼機控制、液壓系統控制、冷床控制。鑄 流PLC主要完成結

晶器振動頻率調節控制、拉矯機傳動控 制、驅動輥壓下壓力調節、引錠桿跟蹤、定尺切割控

制、切 割前后輥道控制、結晶器冷卻水調節、二次冷卻水流量調節。其中，較為關鍵的

功能包括：

·引錠桿工作過程控制 ·結晶器液面檢測控制

·二冷水流量動態控制 ·自動定尺系統

·安全連鎖和異常對策

小結及體會

我公司帶鋼坯連鑄機2001年10月建成投產，控制系統運行穩定可靠，未由于自身原因導致任

何模板損壞或者通訊中斷現象，用戶評價良好。本連鑄機計算機自動控制系

統采用西門子PLC控制系統，實現了設備的連鎖啟停、回路調節、報警、趨勢

記錄等一系列功能，降低了能耗，提高了 作業率，減少了故障停機率，提高

了鑄坯的質量和產量；同時，連鑄－熱 送－熱軋工藝的運行，也提高了勞動

生產率、改善了工人工作環境、減輕 了工人勞動強度；控制系統在實現“三

電一體化”的基礎上成功將 PROFIBUS現場總線將傳動系統和ET200M遠程I/O

系統連接到控制系統中,西門子全集成自動化的可靠運行，大大降低了投資和

維護成本，提高了可靠性和控制水平，另外基礎自動化系統所具有的開放性

充分考慮了過程機 接口和全廠計算機數據網的聯入方式，由于自行設計、自

行開發，為整套 系統的可靠運行提供強有力的保障，取得了顯著的經濟效益

和社會效益。