板坯連鑄系統中的PLC控制

張紀勇

摘 要：隨著科學技術的發展，連鑄機技術也取得了一定的進步，這大大提高了冶金行業對連鑄水平的要求。不斷提高板坯連鑄系統的自動化水平，對于切實確保鑄坯的質量，推動板坯連鑄系統的進一步發展具有非常重要的作用。

關鍵詞：板坯；連鑄系統；PLC控制

1 板坯連鑄系統簡介

以板坯連鑄機生產工藝的特點為分級依據，可以把板坯連鑄系統分為基礎自動化系統以及過程控制計算機系統兩級系統，其中一級為自動化系統，是運行基礎；二級帶有部分管理功能。基礎自動化系統是一套完整的電/儀一體化系統，在系統運行中起著非常重要的作用，它能夠完成各工藝裝置的順序控制以及相關操作，可以對工藝參數進行設置，還可以對工藝參數與設備狀態進行顯示與預警，對工藝流程進行監控。另外，其還有通信功能。過程控制計算機系統有質量跟蹤、參數設定以及鑄機的模型計算的功能。除此之外，對于網絡的相關配置問題，通過PLC與上位機之間的信息轉換與以太網相連接，利用TCP/IP協議完成數據轉換。

2 板坯連鑄系統中PLC控制功能說明

2.1 大包回轉臺及中間罐車控制

一方面，對裝有合格鋼水的鋼水包，一般要通過行車的吊運運至大包回轉臺的鋼包臂上，此時包臂會運轉到澆注位置等待澆鑄。另一方面，提前預熱好的中間罐通過中間罐車運送至結晶器的上方，此時中間罐會下降以完成對中就位；在準備工作完成后，鋼水罐開始下降，到達指定位置后就要手動開啟滑動水口，隨之鋼水就會通過長水口流入中間罐，等到中間罐內的鋼水質量達到指定要求后就需要人工開啟中間罐塞棒，這時鋼水就會通過侵入式水口流入結晶器內，從而完成這一工序。

2.2 送引錠、脫引錠控制

（1）送引錠：當送引錠指令發出后，引錠桿存放小車會向下反轉運行，當引錠桿到達切割后輥道位置時四個對中缸將開始進行對中，隨之切割前、切割下、切割后輥道自動運行，將引錠桿送至水平扇形段內。當引錠桿尾部離開2#光電管時，切割后輥道就會停止運行，當其到達1#光電管時，切割下及切割前輥道就會停止運行，隨之輥道就會以5米/分的速度在扇形段內運行，與此同時解碼器也開始對其進行跟蹤記錄，最后將引錠桿送入結晶器下口。（2）脫引錠：當引錠桿從扇形段出來達到1#光電管時，引錠頭就會與鑄坯分離，當引錠桿到達2#光電管時切割后輥道就會停止，隨之引錠桿被移出。

2.3 火焰切割機自動切割控制

在自動狀態下，紅外定尺系統會給火焰切割機的PLC發出信號，火焰切割機只有在接收到信號時才會進行工作。首先，火焰切割機會先進行預壓緊，與此同時切割槍開始運動，當切割槍運轉至鑄坯邊緣時，預煤氣閥以及熱氧閥就會自動打開；當其運轉到之前紅外定尺系統所檢測的定尺距離后，火焰切割機的壓頭開始下壓隨之切割氧與粒化水打開，進行切割工作。當切割槍到達切割下輥道邊緣時，切下輥就會開始向下方擺動，一直等到切割槍離開切下輥，其才能夠向上擺回到原位。

2.4 輸送輥道及推鋼機控制

輸送輥道系統是由移載下線輥道、切割后輥道、切割下輥道以及切割前輥道這四道工序組成。在輸送輥道系統運行過程中主要有五個具體步驟：（1）火焰切割機在對鋼坯切割完畢后發出切割完畢信號，隨之切割后輥道開始正轉；（2）在2#光電管檢測到鑄坯的情況下，移載下線輥道開始運作；（3）當鑄坯尾部離開2#光電管時，之前運轉的切割后輥道停止運作；（4）在3#光電管檢測到鑄坯的情況下，之前運行的移載下線輥道就會停止運作；（5）下線輥道運行停止時說明鑄坯已成型，再利用推鋼機把鑄坯轉移到冷床上進行冷卻。這樣就可以科學的對鑄坯進行生產。

3 板坯連鑄系統中PLC控制技術的實現

3.1 變頻調速控制技術

在現代板坯連鑄系統中，變頻調速控制技術已在各個設備中廣泛應用；主要包括推鋼機、火焰切割機、輸送輥道、扇形段輥道、結晶器振動、中間罐車以及大包回轉臺等。一般來說，PLC是通過Remote I/O Scanner通訊方式來把控制命令傳輸給變頻器的，與此同時，變頻器也將其實時狀態反饋給PLC系統。另外，控制程序主要借助MOV指令來把速度、正反轉以及啟動停止命令以信息的形式傳送給變頻器，然后利用變頻器的變頻調速功能對整個系統進行自動控制。

3.2 鑄流自動跟蹤技術

鑄流自動跟蹤系統主要是利用物理上的光電轉換原理進行工作的，通過增量式編碼器來完成自動跟蹤。增量式編碼器可以直接利用光電轉換原理來輸出A、B以及Z相三組方波脈沖；其中，A、B兩組方波脈沖的相位差為90°，所以能夠比較方便的判斷出旋轉方向；與此不同的Z相每轉一個脈沖，所以其常應用與對基準點的科學準確定位。增量式編碼器的技術含量較高，其平均壽命可達幾萬小時以上，而且其構造原理較為簡單，抗干擾的能力較強，有較高的可靠性，比較適用于長距離的傳輸。一般來說，A-B增量型編碼器多安裝在扇行段驅動輥的電機上，鑄流PLC依據增量式編碼器發送的脈沖數來自動計算并完成澆注模式、送引錠模式下的鑄坯測長、電力測速以及二冷區配水等全自動控制。

3.3 大包下渣檢測技術

大包下渣檢測技術是用于檢測包內鋼水含渣量的一項技術。這個系統主要通過高度自動化、智能化的平衡補償技術并比較鋼渣與鋼水導電率來檢測鋼渣在鋼水中的含量，其中還要用到電磁感應的物理原理來對含量進行檢測，然后會通過聲光報警的方式提醒相關操作者及時發出大包水口關閉信號或自己手動關閉大包滑動水口，以此來控制大中包中鋼水的鋼渣含量，進而提高鋼水的清潔度，提升其質量；除此之外，還有效避免了繁瑣的除渣工作，也可以提高鋼坯質量。

3.4 液面自動控制技術

液面自動控制是通過渦流傳感器來對拉坯及澆鋼的速度進行調節的一項技術。一般來說，渦流傳感器具有連續測量結晶器鋼水液面的功能，它可以輸出一系列模擬數據，一般包括隨液面高度線性變化的電壓以及電流，再把信息傳送給液面調節系統，以此完成對拉坯以及澆鋼速度的自動控制，使鋼水液面得以穩定在預定高度。這樣一來，就可以有效的提高連鑄機的工作效率，提升其工作質量，防止溢鋼及漏鋼事故的發生，對鋼坯的質量進行有效的保證。

3.5 紅外定尺技術

所謂的紅外定尺即是通過紅外攝像的方式對鋼坯進行相關數據識別。利用紅外攝像設備對紅熱鋼坯進行遠距離實時成像，將所成圖像轉化為數字化信息，然后傳送給CPU，再利用CPU的計算與模糊識別功能對數字化信息進行相關計算與識別處理，再按照提前設定的定尺長度向PLC傳送切割切割信號，使PLC控制火焰切割機對鋼坯進行切割。這個系統的技術含量較高，一般具備操作維護簡單、控制精度高以及檢測可靠的特點，在鋼坯處理中發揮非常重要的作用。

4 結束語

綜上所述，在板坯連鑄系統之中PLC控制的應用，對于準確、快速控制的實現，連鑄自動化水平、鑄坯質量與產量的提高具有非常重要的作用，而且能夠降低能源消耗，降低機械故障的停機率，使得鑄機的作業率得以有效提高，除此之外，還大大改善了工作環境，提高了工人的工作效率。因此，PLC控制系統在板坯連鑄系統之中值得推廣應用。

參考文獻

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