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技術頻道

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 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,3套,公用系統1

套,CPU采用 CPU416-2DP4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 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 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 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

, 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 SIEMENS S7-400PLC,監控系統也全部為WinCC。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, 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PLCPLC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

制,它屬于設備總線,主要用于復雜現場設備和分布 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為遠程I/O站,在液壓站、操作

臺、MCCI/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 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、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200110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。


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