連鑄機的電氣自動化控制系統優化設計研究

王旦

摘 要 文章對連鑄機生產運行的工藝流程進行了闡述，以此提出電氣自動化控制系統的原理基礎;圍繞潤滑液壓分區、鑄流控制分區、控制平臺分區等方面，對連鑄機電氣自動化控制系統的基本設計進行了分析;從集散結構設計與系統組態設計兩個角度出發，對連鑄機電氣自動化控制系統的組態設計進行了研究。

關鍵詞 連鑄機;PLC設備;自動化控制系統

引言

在煉鋼工業中，連鑄機承擔著重要的工具職能，其并不是單一的機械設備類型，而是集澆鋼、切割、收集、輸送等多種結構于一體的核心設備體系。做好這一設備體系的電氣自動化控制系統設計，對煉鋼工業生產效率與質量的發展具有重要意義。

1連鑄機電氣自動化控制系統的工藝原理

從連鑄機的設備結構來講，其主要包含有結晶裝置、冷卻裝置、切割裝置、運輸裝置、拉坯裝置、支撐機構、中間包、鋼包等多個部分。在連鑄機的實際運行過程中，首先需要將鋼液置于鋼包當中，并利用運輸裝置將鋼包傳送至連鑄機主體處，將鋼液和鋼包灌注轉移到中間包當中。其后，中間包的滑水口轉動開放，使鋼液在引流結構的輔助下進入振動結晶器中，實現坯殼的冷凝成型。在結晶器上下作業的同時，利用冷卻裝置對鋼液實施二次冷卻，并按照特定規律噴出霧化水，實現鋼液的持續凝固。最后，待鑄坯全部凝固后，便可操作尺寸適宜的切割裝置對鑄坯實施切削處理，并經由輥道輸送至連鑄機外部，即代表連續鑄鋼作業的完成。現階段，智能化、自動化已經成為現代社會各個行業變革發展的主要方向，煉鋼工業自然也不例外。所以，以上述工藝流程為原理基礎進行電氣自動化控制系統的優化設計，具有重要的現實意義[1]。

2連鑄機電氣自動化控制系統的基本設計

連鑄機電氣自動化控制系統的主體部分由交流裝置、傳感裝置、電氣儀表、電器元件等結構組成，這些結構均受控于PLC自動控制系統，基于特定程序指令進行動作反饋，從而對連鑄機的各設備環節做出驅動控制支持。同時，在各類傳感裝置的功能作用下，自動化控制系統可對連鑄機運行過程中的各項控制參數進行動態采集，以此達到不斷趨優的控制效果。

在基本設計階段，應注重連鑄機電氣自動化控制系統中五個分區的完善落實：

第一，潤滑液壓分區。該分區主要用于結晶器振動站、集中潤滑站、噴射潤滑站、水口液壓站、液壓平臺站、液壓柱基站等環節的設備控制;第二，鑄流控制分區。該分區主要用于壓力系統、扇形驅動系統、扇形跟蹤系統等環節的設備控制;第三，儀表控制分區。該分區主要用于中間包重量儀表、中間包溫度儀表、鋼水罐重量儀表、鋼水罐溫度儀表、中間包氬氣流量表、中間包氬氣壓力表、水冷總管壓力表、焦爐氧氣流量表、焦爐總管壓力表、焦爐總管煤氣流量表等環節的設備控制;第四，控制平臺分區。該分區主要用于中間包車、加蓋機、二次風機、回轉臺、滑動水口等環節的設備控制。在此平臺中，配水控制的流程為“測量信號采集→鋼坯斷面選擇→拉速測量→工作方式選擇→自動/手動選擇→PID指令輸入/手動指令輸入→計算MV值/改變MV值→輸出控制信號”;第五，控制后臺分區。該分區主要用于銀錠脫、傳送裝置、切割裝置、輥道稱量裝置、擋板升降裝置、臺車橫移裝置等環節的設備控制。

3連鑄機電氣自動化控制系統的集散設計

3.1 自動化系統的集散結構設計

連鑄機電氣自動化控制系統的集散結構設計體系主要包括集中控制層、通信網絡層、分散控制層以及信息管理層四個部分。具體來講：

第一，集中控制層。這一系統層次應包含工程師站、出坯室監控站、切割室監控站、連鑄機監控站、操作人員操作站等結構。其中，工程師站主要負責電氣自動化控制系統控制程序的編制與修改，操作站主要負責連鑄機設備運行狀態的人工把控，各監控站主要負責連鑄機生產運行中各項參數、各類風險的監視、排查與報警。

第二，通信網絡層。這一系統層次是電氣自動化控制系統的數據信息傳輸基礎，其主要依托布設于連鑄機生產現場的總線，實現以太網控制內網的搭建，進而為各系統環節的交互反饋、數據顯示提供條件。為了保證以太網通信功能的發揮質量，應在通信網絡層中設計出客戶機、服務器、數據庫等結構，以實現連鑄機生產運行過程中各類工況數據的平臺上傳、崗位互聯與實時存儲。此外，還需通過交換機、光纖等通信設備，建立起設備機房、操作室、電氣室等場所中計算機操作系統的信息通道，以便相關人員對連鑄機運行環境的整體狀態進行監控，避免連鑄機與自動控制系統發生故障問題。

第三，分散控制層。這一系統層次主要以PLC自動控制中心為核心，應保證連鑄機每個部分均裝設有針對性的PLC控制器以及溫度、流量、壓力等傳感器設備。例如，在連鑄機電氣室中，應裝設出公用的PLC可視化系統、PLC控制儀表;在出坯操作室中，應裝設出PLC切割控制器，并通過圣餐線與其他控制單元相連。同時，還應在現場布設控制柜、I/O柜等設備，以確保為PLC控制器的通信交互、連鎖反饋提供出優質環境條件。

第四，信息管理層。這一系統層次主要用于連鑄機生產運行、自動控制中相關數據的記錄、存儲與處理，并實現連鑄機上下游環節的信息傳遞，以此推動煉鋼企業整體生產活動的決策優化與管控發展。在進行信息管理層的設計時，相關人員應將自動化工廠服務系統、計算機管理系統以及企業辦公系統納入到方案體系當中。

3.2 自動化系統的控制組態設計

在自動化系統的控制組態設計中，相關人員首先需要對自動化系統的配置進行設計。從目前來看，可選用PLC-5系列處理器作為以太網環境下的自動控制中心，再結合實際情況設置出1個主機架和若干個遠程機架，并利用ControlNet實現各機架的互聯。對于連鑄機的輥道控制，可將變頻器作為主要工具。其后，相關人員應對連鑄機的各機構進行模塊化處理，編制出適當的模塊名稱、機架槽號，并根據設備運行性能輸入偏移量、濾波時間、偏移量等模擬量;最后，還需對機架組態進行控制，主要包括網絡組態、設備掛件組態以及I/O柜組態三個部分。

4結束語

總而言之，連鑄機的結構組成、工藝流程均具有很強的復雜性。所以，相關人員在基于PLC技術進行電氣自動化控制系統的設計時，也應做好多環節、協調化的分別設計與系統配置，以達到信息暢通、一體聯動的控制實踐效果。

參考文獻

[1] 朱英華.淺談連鑄機的電氣自動化控制系統優化設計[J].電子測試，2020（10）：102-103.