连铸机电气自动化控制系统优化设计

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关键词：连铸机；电气自动化；控制系统

1连铸机工艺流程

在对连铸机的使用环节中，一般会用到的器材包括震动结晶器、冷却二次装置、直接拉坯桥等[1]，当结晶器出口的胚壳厚度达到规定范围时，便可以使用拉坯机和振动结晶器，使得含有液态钢的铸坯与夹锟连接，促使导向弧的形成。在浇铸过程中，对液态钢的装卸需要用到运载钢包装置，将液态钢倒入连铸机中，然后将钢水由底部进水口导入中间包。在对钢水的冷却过程中，需要先将包塞中间棒打开，使钢水流入下水口并用引锭杆头堵住，在冷凝结晶器中进行冷凝结晶并形成坯壳。在铸坯过程中，需要进行再次冷却，一般使用雾化水进行冷却，使得钢液进一步冷却凝固。一旦引锭杆越过扇形段，便会脱离于铸坯，这需要在钢液完全冷凝后进行矫直。在对铸坯的切割中，需要用到规范的切割装置，待切割完成后，将凝固的钢液运送出来。

2连铸机控制系统设计

在连铸机的电气化自动控制系统中，一般包括传动交流装置、电气元件、智能仪表等，在PLC控制系统的支持下，实现各仪器之间的信息传输，对连铸过程的实时信息进行有效的监控与处理。连铸机的电气自动化控制系统具体可以分为以下几个系统：

2.1液压和润滑系统

在液压系统中，又可细分为维修液压系统、出坯液压系统、结晶液压系统和液压主系统，液压系统的主要功能便是通过配备的液压传感器，实时监控连铸过程中钢液的压力大小，并将数据传输到主控制系统，相关专业人员可以通过钢液的实时压力数据，进行分析总结，根据液压数据对连铸过程进行适当的调整，保证液压处于稳定状态，有利于连铸过程的顺利进行。在润滑系统中，主要是进行润滑脂的分配，确保在连铸过程中铸坯在锟道转换中引起划痕，而润滑系统的自动化控制，有条不紊的进行润滑脂分配，保证了连铸过程中供脂的稳定性。

2.2铸流控制系统

一般控制结晶器等部分，包括结晶震动装置、下液压装置、压力系统等[2]，在进行浇铸时，就可以在电气化自动系统的帮助下，对浇铸的实际状态进行反馈，更加精确的检测结晶器的稳定性、液面控制等，提高连铸过程中铸坯的生产效率。

2.3后台控制系统

后台控制一般包括后部锟道、出坯设备的控制等，其主要设备由对中装置升降挡板、切割设备、脱引锭设备等，在连铸过程中，后台设备的各种参数需要更加的精密，测定的参数也比较多，这便需要更加先进的仪表设备，通过参数设定精确的切割车轨道，保证切割枪的精确操作，使得切割的钢材有较高的精确度，提升钢材质量。

2.4平台控制系统

一般为浇筑设备，包括中间包、钢包回转台、结晶排烟风机等，通过控制系统进行中间包移动、钢水运送等。配水流程优化图见图1。

2.5仪表控制系统

仪表主要用于检测中间包、钢水罐、冷却水水管和焦炉的温度，钢水罐和中间包的重量，焦炉氧气、中间包氩气、冷却水、焦炉总管煤气的流量与压力，以及降温结晶器的水温差等相关设备参数。在对连铸机的电气自动化控制系统的设计中，本文通过钢铁工业与加工工艺的实际需求，将其设置为分散控制的集散控制系统、集中操作等，在主控制系统中，又设置液压润滑、后台控制、铸流控制等系统的子系统，对生产运作进行严格的管理控制，详细优化见图2。

3集散系统设计

3.1PCL配置

（1）PCL自动化系统的配置在PLC系统中，一般包括模拟量系统、输出与输入系统、控制器等，是通过中型机架控制系统构成[3]。以PLC-6系列的处理器为基础设备，在以太网为载体的网络环境中，达到对各种仪器设备的连接。PLC仪表用于对各种各样的冷却设备的控制与测定；公用PLC主要功能为控制和检验润滑设备、平台设备与后台设备；铸流PLC主要作用是对结晶器与扇形段进行控制与测定；而出坯区设备的控制与检测则需要用到PLC出坯区，例如出坯区如何配置、台车横移辊道如何运行、对象的多个控制等，其中的主要器材够成为：主机架、远程机架，在进行对机架之间的连接时，则需要用到ControlNet，并且还需要对所有辊道设备进行检测与控制，这里需要安装多个变频器。

（2）PLC自动化系统的组态首要要进行模块参数的分析与设置，模块参数一般用于对机架槽号与相关模块名称的编写，需要选择合适的编写方式。按照模拟量的标准对相关设备进行测量，然后进行输入部分与输出部分的数据分析，再进行滤波时间、偏移量、类型信号等指标的模拟输入。在组态机架的过程中，可应用自动化PLC机架设备，一般组成为组态机架、扩展机架等，在对主机架的组装过程中，其分布需要按照所有模块标准进行，然后通过背板对模块的逐一添加。在扩展机架的内容中，一般分为挂机组态、网络组态、IO柜远程组态等。

3.2系统结构优化

（1）通信网络优化设计在对分散系统进行控制时，通过场地的总线缆在以太网的作用下进行信息传输，实现对场地的实时监控，信息上传与指令下达。在这一过程中，可以分为数个网络段，在光纤与交换机的结合下将电气室、操作室、机房进行数据共享连接，实现信息的相互传递。借助以太网，建立HMI系统对自动化设备与计算机进行智能操作，通过操作员站的客户机将上传的数据信息显示出来，操作员根据实际情况输入相应的信息，并上传到对应的服务器进行信息传输，自动化系统、数据存储、客户机等之间的通信需要建立数据库服务器来完成。

（2）集中监控优化设计一般由显示工程师操作站、切割室计算机、监控出坯室等组成，在操作站中，实时监控生产过程与设备运行情况，通过提前设定规范的数据，一旦生产过程或设备运行出现问题便会报警，实现及时发现问题并处理。在工程师站中，一般是对数据进行修改，对运行程序进行编制。

（3）分散过程优化设计在出坯室配备PLC切割，在连铸电气室配备铸流、PLC仪表、公用PLC等，在连铸生产线上安装智能调节装置与监控设备等，在连铸生产线的各个控制室中配备PCL进行实时监控，实现各个控制器之间的信号传输，并进行指令，实现总数据线在上位机上的信息传输。

（4）综合信息优化设计综合信息系统一般包括计算机管理、办公系统、服务系统等，以服务器和操作站为载体，对数据进行收集处理，并将操作历史进行有效记录，完成连铸过程中上游与下游的通信，这样不仅可以对连铸过程的生产情况进行有效的上传并分析，根据实际情况制定好合理的生产计划，有利于连铸过程的高效进行。

4结语

连铸是钢铁生产中的重要步骤，其自动化程度直接关系到钢铁工业的耗能费用与钢铁的成品质量，也是体现生产线先进程度的重要标志。随着大部分钢铁企业对连铸机的电气自动化控制系统的应用，不仅能显著的降低生产耗能与成本费用，也使得钢铁生产线的效率大大提高，并且保证了生产流程的有序进行，提高了生产过程的系统稳定性。在连铸机的电气自动化控制系统中，还需要针对一些问题进行改进，完善PLC程序，进一步提高自动化水平，以提高铸坯生产质量。

参考文献

[1]张德明.连铸机液压系统油液状态监测实例分析[J].液压气动与密封,2020,40(03):74-75.

[2]高民,祁蕾,杨继芳.基于PLC的硅钢连铸机干油集中润滑控制系统优化设计[J].南方农机,2020,51(02):131.

[3]闫凡熙,肖华生.DANIELI2150连铸机浇铸状态自动更换中间包浸入式水口设计[J].连铸,2019,44(06):80-81.

作者：朱英华 单位：山信软件股份有限公司莱芜自动化分公司