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西門子自動化系統(tǒng)在帶鋼坯連鑄機控制中的應用
信息來源： 發(fā)布時間：2012-02-22 09:04:31 點擊次數(shù)：0
項目介紹
我公司熱軋帶鋼每年需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近50萬噸的 模鑄和初軋能力，使帶鋼生產(chǎn)由兩火成材變?yōu)橐换鸪刹? 不僅能大幅度提高效率、降低能耗，而且會使成材率提 高7%以上。為此，我公司于2001年新建并投產(chǎn)一座年產(chǎn)57萬噸的帶鋼坯連鑄機，控制系統(tǒng)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(tǒng) I/O點數(shù)約2500點左右，本系統(tǒng)的投入使轉(zhuǎn)爐鋼實現(xiàn)了全連鑄。
系統(tǒng)配置
根據(jù)連鑄機的工藝生產(chǎn)特點，鑄流控制系統(tǒng)一般采用相同的配置，每流一套，共3套，公用系統(tǒng)1套，CPU采用 了CPU416-2DP共4塊，開關(guān)量DI模板采用421-1BL00, 用于現(xiàn)場設備如開關(guān)、操作箱等I/O點的接入。DO模板采 用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 板AI采用431-1KF10，用于儀表監(jiān)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(tài)通道類型，用于控制調(diào)節(jié)閥門。高速計數(shù)模 塊FM450連接增量型編碼器，用于鋼坯跟蹤、測長等, 以太網(wǎng)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編程軟件, 采用網(wǎng)絡接口實現(xiàn)編程，監(jiān)控站采用基于WINNT4.0操作 系統(tǒng)的SIMATIC WinCC5.0組態(tài)監(jiān)控軟件，1套開發(fā)版，3 套運行版。
系統(tǒng)構(gòu)成
根據(jù)公司實際情況和現(xiàn)有連鑄機的配置情況，在自動化 選型中既要保證系統(tǒng)的先進性、可靠性，又要降低成本, 保證系統(tǒng)的通用性，因此我們選用了西門子控制設備。
我公司現(xiàn)有連鑄機4臺，其中2臺采用西門子PLC控制,監(jiān)控系統(tǒng)全部為SIMATIC WinCC軟件；四座轉(zhuǎn)爐全部采 用SIEMENS S7-400PLC，監(jiān)控系統(tǒng)也全部為WinCC軟 件。這些系統(tǒng)多年來運行穩(wěn)定可靠，幾乎沒有影響過生 產(chǎn)，我們的應用水平不斷提高，能處理幾乎任何故障, 由于產(chǎn)品可替代性，也節(jié)約了大量的備件購買投資。
SIEMENS PLC的優(yōu)勢體現(xiàn)在：
·大大節(jié)省了備件資金和開發(fā)人員的培訓資金
·大大提高了開發(fā)速度和運行質(zhì)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(tǒng)間接口費用
根據(jù)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(xiàn)中央機架和擴展機架之間的連接, 采 用CPU內(nèi)置的PROFIBUS-DP接口實現(xiàn)與變頻器的通訊, 用擴展單元IM通訊卡連接遠程站ET200M，系統(tǒng)的通訊 網(wǎng)絡采用西門子高速工業(yè)以太網(wǎng)，粗纜連接，通訊速率
10Mb/s，抗干擾性好，用于PLC與PLC之間的通訊，采 用國際現(xiàn)場總線標準之一的PROFIBUS-DP與變頻器通訊 控制，它屬于設備總線，主要用于復雜現(xiàn)場設備和分布 式I/O，物理結(jié)構(gòu)為RS-485，傳輸速率最大為12Mb/s, 由于采用的相同協(xié)議標準和傳輸介質(zhì)，還連接ET200M作 為遠程I/O站，在液壓站、操作臺、MCC等I/O 點數(shù)較為 集中的地點設置ET200M，有效減少控制電纜量，監(jiān)控站 與PLC的通訊采用雙絞線介質(zhì)、TCP/IP開放協(xié)議。
系統(tǒng)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(tǒng)控制、冷床控制。鑄 流PLC主要完成結(jié)晶器振動頻率調(diào)節(jié)控制、拉矯機傳動控 制、驅(qū)動輥壓下壓力調(diào)節(jié)、引錠桿跟蹤、定尺切割控制、切 割前后輥道控制、結(jié)晶器冷卻水調(diào)節(jié)、二次冷卻水流量調(diào)節(jié)。其中，較為關(guān)鍵的功能包括：
·引錠桿工作過程控制 ·結(jié)晶器液面檢測控制
·二冷水流量動態(tài)控制 ·自動定尺系統(tǒng)
·安全連鎖和異常對策
體會：我公司帶鋼坯連鑄機2001年10月建成投產(chǎn)，控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，未由于自身原因?qū)е氯魏文０鍝p壞或者通訊中斷現(xiàn)象，用戶評價良好。本連鑄機計算機自動控制系統(tǒng)采用西門子PLC控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了設備的連鎖啟停、回路調(diào)節(jié)、報警、趨勢記錄等一系列功能，降低了能耗，提高了 作業(yè)率，減少了故障停機率，提高了鑄坯的質(zhì)量和產(chǎn)量；同時，連鑄－熱 送－熱軋工藝的運行，也提高了勞動生產(chǎn)率、改善了工人工作環(huán)境、減輕 了工人勞動強度；控制系統(tǒng)在實現(xiàn)“三電一體化”的基礎(chǔ)上成功將 PROFIBUS現(xiàn)場總線將傳動系統(tǒng)和ET200M遠程I/O系統(tǒng)連接到控制系統(tǒng)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(chǔ)自動化系統(tǒng)所具有的開放性充分考慮了過程機 接口和全廠計算機數(shù)據(jù)網(wǎng)的聯(lián)入方式，由于自行設計、自行開發(fā)，為整套 系統(tǒng)的可靠運行提供強有力的保障，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
我公司熱軋帶鋼每年需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近50萬噸的 模鑄和初軋能力，使帶鋼生產(chǎn)由兩火成材變?yōu)橐换鸪刹? 不僅能大幅度提高效率、降低能耗，而且會使成材率提 高7%以上。為此，我公司于2001年新建并投產(chǎn)一座年產(chǎn)57萬噸的帶鋼坯連鑄機，控制系統(tǒng)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(tǒng) I/O點數(shù)約2500點左右，本系統(tǒng)的投入使轉(zhuǎn)爐鋼實現(xiàn)了全連鑄。
系統(tǒng)配置
根據(jù)連鑄機的工藝生產(chǎn)特點，鑄流控制系統(tǒng)一般采用相同的配置，每流一套，共3套，公用系統(tǒng)1套，CPU采用 了CPU416-2DP共4塊，開關(guān)量DI模板采用421-1BL00, 用于現(xiàn)場設備如開關(guān)、操作箱等I/O點的接入。DO模板采 用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 板AI采用431-1KF10，用于儀表監(jiān)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(tài)通道類型，用于控制調(diào)節(jié)閥門。高速計數(shù)模 塊FM450連接增量型編碼器，用于鋼坯跟蹤、測長等, 以太網(wǎng)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編程軟件, 采用網(wǎng)絡接口實現(xiàn)編程，監(jiān)控站采用基于WINNT4.0操作 系統(tǒng)的SIMATIC WinCC5.0組態(tài)監(jiān)控軟件，1套開發(fā)版，3 套運行版。
系統(tǒng)構(gòu)成
根據(jù)公司實際情況和現(xiàn)有連鑄機的配置情況，在自動化 選型中既要保證系統(tǒng)的先進性、可靠性，又要降低成本, 保證系統(tǒng)的通用性，因此我們選用了西門子控制設備。
我公司現(xiàn)有連鑄機4臺，其中2臺采用西門子PLC控制,監(jiān)控系統(tǒng)全部為SIMATIC WinCC軟件；四座轉(zhuǎn)爐全部采 用SIEMENS S7-400PLC，監(jiān)控系統(tǒng)也全部為WinCC軟 件。這些系統(tǒng)多年來運行穩(wěn)定可靠，幾乎沒有影響過生 產(chǎn)，我們的應用水平不斷提高，能處理幾乎任何故障, 由于產(chǎn)品可替代性，也節(jié)約了大量的備件購買投資。
SIEMENS PLC的優(yōu)勢體現(xiàn)在：
·大大節(jié)省了備件資金和開發(fā)人員的培訓資金
·大大提高了開發(fā)速度和運行質(zhì)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(tǒng)間接口費用
根據(jù)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(xiàn)中央機架和擴展機架之間的連接, 采 用CPU內(nèi)置的PROFIBUS-DP接口實現(xiàn)與變頻器的通訊, 用擴展單元IM通訊卡連接遠程站ET200M，系統(tǒng)的通訊 網(wǎng)絡采用西門子高速工業(yè)以太網(wǎng)，粗纜連接，通訊速率
10Mb/s，抗干擾性好，用于PLC與PLC之間的通訊，采 用國際現(xiàn)場總線標準之一的PROFIBUS-DP與變頻器通訊 控制，它屬于設備總線，主要用于復雜現(xiàn)場設備和分布 式I/O，物理結(jié)構(gòu)為RS-485，傳輸速率最大為12Mb/s, 由于采用的相同協(xié)議標準和傳輸介質(zhì)，還連接ET200M作 為遠程I/O站，在液壓站、操作臺、MCC等I/O 點數(shù)較為 集中的地點設置ET200M，有效減少控制電纜量，監(jiān)控站 與PLC的通訊采用雙絞線介質(zhì)、TCP/IP開放協(xié)議。
系統(tǒng)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(tǒng)控制、冷床控制。鑄 流PLC主要完成結(jié)晶器振動頻率調(diào)節(jié)控制、拉矯機傳動控 制、驅(qū)動輥壓下壓力調(diào)節(jié)、引錠桿跟蹤、定尺切割控制、切 割前后輥道控制、結(jié)晶器冷卻水調(diào)節(jié)、二次冷卻水流量調(diào)節(jié)。其中，較為關(guān)鍵的功能包括：
·引錠桿工作過程控制 ·結(jié)晶器液面檢測控制
·二冷水流量動態(tài)控制 ·自動定尺系統(tǒng)
·安全連鎖和異常對策
體會：我公司帶鋼坯連鑄機2001年10月建成投產(chǎn)，控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，未由于自身原因?qū)е氯魏文０鍝p壞或者通訊中斷現(xiàn)象，用戶評價良好。本連鑄機計算機自動控制系統(tǒng)采用西門子PLC控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了設備的連鎖啟停、回路調(diào)節(jié)、報警、趨勢記錄等一系列功能，降低了能耗，提高了 作業(yè)率，減少了故障停機率，提高了鑄坯的質(zhì)量和產(chǎn)量；同時，連鑄－熱 送－熱軋工藝的運行，也提高了勞動生產(chǎn)率、改善了工人工作環(huán)境、減輕 了工人勞動強度；控制系統(tǒng)在實現(xiàn)“三電一體化”的基礎(chǔ)上成功將 PROFIBUS現(xiàn)場總線將傳動系統(tǒng)和ET200M遠程I/O系統(tǒng)連接到控制系統(tǒng)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(chǔ)自動化系統(tǒng)所具有的開放性充分考慮了過程機 接口和全廠計算機數(shù)據(jù)網(wǎng)的聯(lián)入方式，由于自行設計、自行開發(fā)，為整套 系統(tǒng)的可靠運行提供強有力的保障，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。