PLC技术在连铸生产中的应用

丁 杨

（南京消防器材股份有限公司，江苏 南京211100）

1 控制对象

连铸机的控制主要分为公辅设备控制和流控设备控制两大类。公辅设备分为：大包回转台、中间包行走、中间包升降、中间包机械手和移钢小车等5个部分。

流控设备分为：结晶器润滑器、结晶器振动器、引锭杆、辅助拉矫机、上拉矫、下拉矫和火焰切割机等7个部分。

电气自动化需要为连铸机的各个机械设备设置电气控制连锁动作程序、保护动作、限位功能（如：对引锭杆回收装置进行限位控制），自动控制静态参数测定和动态特性调试。

（1）硬件设备。配电设备。使用西门子S120变频器（配套CU310控制单元）对连铸机的各个部件的异步电机进行运动控制。

（2）使用进线电抗器来改善功率因素，减少高次谐波的不良影响，保护变频器的整流部分。使用出线电抗器来减少电机噪音和振动，抑制瞬变电压，延长变频器有效传输距离。

（3）使用交流接触器、中间继电器和带辅助触点的断路器来进行连锁控制。

（4）控制设备。采用1套西门子S7-414-2DP PLC来完成公辅设备的控制。PLC编程软件为STEPV5.4、变 频 器 编程 软 件 为STARTER V4.3.3.0，HMI编程软件为Intouch10.0。

公辅PLC的硬件构成为：采用1个414-2DP为cpu，1个cp443-1TCP模块来与外部进行以太网通讯，使用西门子IM151-7模块进行I/O输入输出接口的扩展，并作为带cpu功能的profibus-DP子站，同时再搭配4个IM151-1作为西门子ET200S的profibus-DPI/O子站。

流控PLC的硬件构成为：采用1个315-2DP为cpu，1个cp343-1TCP模块来与外部进行以太网通讯，使用IM160和IM161模块来扩展PLC模块机架。使用4个IM153-1模块进行I/O输入输出接口的扩展，并作为带cpu功能的profibus-DP子站，使用DP/DPCoupler模块来进行PLC之间信号通讯。

（5）使用西门子S120变频器来对连铸机的异步电机进行运动控制（所选变频器的功率须与电机功率相适应），并搭配制动电阻（制动电阻放在柜顶）和抱闸电机来控制电机制动[2]。

公辅设备的变频器功率可分为：大包回转台30kW（制动电阻3kW23Ω）、中间包升降45kW（制动电阻9.6kW13.6Ω）、中间包行走15kW（制动电阻1.56kW40Ω）、中间包机械手（制动电阻0.78kW 75Ω）移钢小车55kW（制动电阻12kW20Ω）。

流控设备的变频器功率可分为：结晶器润滑0.55kW、结晶器振动15kW、辅助拉矫机7.5kW（制动电阻0.6kW100Ω）、上拉矫机7.5kW（制动电阻0.6kW100Ω）、下拉矫机7.5kW（制动电阻0.6kW 100Ω）、引锭杆驱动7.5kW（制动电阻0.1kW100Ω）和火焰切割机1.1kW。

2 程序设计

（1）数据通讯。根据连铸机的工艺特征，设定PLC与每个公辅和流控设备的变频器的通讯数据均为相邻的2个字的内容。

例1：公辅设备的大包回转台，PLC接收的变频器数据为PIW600和PIW602，PLC发送至变频器的数据为PQW600和PQW602。

例2：流控设备的引锭杆驱动，PLC接收的变频器数据为PIW552和PIW554，PLC发送至变频器的数据为PQW552和PQW554。

（2）控制内容。启动控制在连铸机浇钢之前，检查各设备的运行条件，并进行各系统设备的参数设定。根据连铸工艺，详细设定公辅和流控设备的变频器参数。

（3）引锭杆推送控制。即使用引锭杆驱动电机和拉矫机推送引锭杆，将其插入结晶器并固定的过程。控制点包括：减速点位置、停车位置、挡板位置和引锭杆对中的顺次动作位置等。

（4）铸造控制。操作人员确认铸坯完成后，向PLC系统发送指令，使结晶器振动电机以指定频率运行，并控制连铸机利用夹送辊推动引锭杆和铸坯继续前进，完成连续铸造。

（5）拉拔控制。在中间包停止浇注以后，PLC跟踪计算铸坯所在位置，控制结晶器振动设备和拉矫机设备顺次停止，将铸坯全部拉出。通过火焰切割机将钢坯切成规定的尺寸，再由辊道电机、冷床和推钢机将钢坯输送出去集中存放。

3 结语

连铸机是炼钢生产中连接炼钢和轧钢的中间环节，属于冶金工业中的核心设备，连铸电气自动化系统的研究也一直是工业领域研究的热点。本人在多家钢厂的连铸自动化控制系统的实地考察中发现，运用PLC技术对连铸自动化系统进行有效控制，安全可靠和稳定性良好，极大减轻了工人的劳动强度，提高了生产效率，证明PLC技术在连铸自动化系统的应用是非常成功的。