攀钢1#板坯连铸机的自动化系统改造理论.docx

攀钢1#板坯连铸机的自动化系统改造理论ronggang导语：本文以攀钢1#板坯连铸机的自动化系统改造为例，介绍了连铸机的自动化系统改造理论，对其它冶金企业的连铸机改造具有借鉴意义一、引言攀钢1#板坯连铸机于1993年10月18日一次热负荷试车成功。1996年实现高效化改造，2003年年产板坯210万吨，大大超过原设计100万吨的才能。原自动化控制系统采用贝利-N90集散控制系统，原经过计算机系统采用的是TJ2236小型计算机，控制系统的设备已淘汰，有的元件也日趋老化，系统故障增多，控制系统备件已无法预备。因此，对现有的根底自动化控制系统和经过计算机控制系统进展了改造。二、自动化控制系统的构建攀钢1#板坯连铸机自动化系统改造拟采用两级控制系统，即由根底自动化系统L1及经过控制计算机系统L2组成。根底自动化网络系统采用光纤环形以太网，经过计算系统的网络采用星型连接，两条以太网独立配置，以解决网络数据的畅通。自动化系统配置如图1所示。1.根底自动化系统构成根底自动化L1级配置11套西门子S7-400PLC系统，其中新增7套PLC包括1套平台控制的公共PLC,2套流道控制的流PLC，2套冷却控制的冷却PLC，1套出坯控制的出坯PLC，且大量采用分布式远程I/O站，各分布式I/O站与控制器间以现场总线连接;利旧4套包括2套拉矫机控制PLC和2套框架控制PLC。HMI系统配置两台效劳器，互为热备方式。设置5个操纵员站、1个工程师站。公共PLC系统的配置公共PLC装备了主站、2路PROFIBUS-DP网络以及4个远程I/O站。其中，一路DP网络连接浇铸平台大包操纵的1个远程I/O站，另一路DP网络连接电气室和公共水系统的3个远程I/O站。流PLC系统的配置流PLC装备了主站、2路PROFIBUS-DP网络以、11个远程I/O站以及PROFIBUS-DP网络中继器2台。其中，一路DP网络连接浇铸平台上的1个远程I/O站，另一路DP网络连接切割PLC室、电气室、切割室、现场液压阀台、现场操纵箱的10个远程I/O站。由于第2路PROFIBUS-DP网络线路较长，在线路中配置了PROFIBUS-DP网络中继器，对信号进展放大。冷却PLC系统的配置冷却PLC装备了主站、2路PROFIBUS-DP网络以及5个远程I/O站。其中，一路DP网络连接结晶器水的1个远程I/O站，另一路DP网络连接二冷水、二冷气控制的4个远程I/O站。出坯PLC系统的配置出坯PLC装备了主站、1路PROFIBUS-DP网络以及6个远程I/O站。其中，电气室3个远程I/O站、切割室2个远程I/O站、出坯室1个远程I/O站。网络系统的配置L1网络是自动化系统的关键环节，采用了光纤环形以太网。网络系统连接11套PLC系统、2台L1监控效劳器、2台L2效劳器、5个L1操纵员站以及1个L1工程师站。操纵监控系统的配置操纵监控系统配置2台L1监控效劳器以及5个L1操纵员站，两台效劳器，互为热备方式。2.经过计算机系统L2的构成经过控制计算机系统在构造上采用三层应用构造，第一层为前端客户表现层，即系统的HMI，主要完成L2系统与用户的人机界面交互，第二层为中间应用效劳层，主要完成应用系统的业务逻辑处理;第三层为后台数据库层，完成消费数据的历史存储。L2级系统在L1级系统的支撑下，对连铸消费经过进展优化控制、治理。L2效劳器系统L2效劳器系统包括1台数据库效劳器和1台用效劳器。由1台PC效劳器担当数据库效劳器，由1台PC效劳器担当应用效劳器。在效劳器中配置Windows2003Server操纵系统和Oracle数据库治理系统。效劳器位于计算机机房。效劳器通过高速以太网与各PC客户机相连接，实现数据分享，进步了系统的灵敏性和可靠性。网络拓扑构造为星型，采用100Mbps快速以太交换网技术构建系统网络，通讯协议采用TCP/IP。技术工作站配置技术工作站TWSTechnologyWorkStation1台。位于计算机室，与二级应用效劳器交换数据，主要用于模型开发及模型仿真程序，可选择配置较好的专用工作站。工艺师工作站配置工艺师工作站PWSProductionWorkStation1台。位于冶金工程师室。主要由冶金工程师使用，以便治理经过计算机上使用的大量的工艺参数和模型数据，监视整个工艺经过和质量状况。操纵员站配置操纵员站OWSOperatorWorkStation5台。主要为操纵员提供与二级系统的交互，如输入操纵数据，监视系统运行等。分别位于主控室2台、切割室1台、出坯室1台及连铸调度室1台供调度员输入消费方案、监视系统运行。开发及维护工作站配置开发及维护工作站DWSDevelopmentandMaintenanceStation2台。供L2的维护及开发人员使用，可按照网络和系统的不同权限具有不同的功能。开发PC工作站由于工作环境较好，可选择配置较好的商用计算机。align=center图1：自动化系统配置图/align三、自动化系统功能自动化系统的功能包括设备控制功能和优化治理及模型控制功能两个局部。铸机总览如图2所示。align=center图2：铸机总览图/align1.设备控制功能1#板坯连铸机自动化系统控制范围从大包回转台到等待辊道的线上所有设备，主要有以下设备控制功能：·大包旋转、升降控制。·中包车走行、升降状态监控。·结晶器吸烟、二冷段排气控制。·结晶器振动控制。·结晶器冷却水控制。·二冷水冷却控制。·二冷气雾冷却控制。·机器开闭路水控制。·拉矫机驱动电机及抱闸控制。·拉矫机驱动驱动辊提升、压下控制。·引锭杆跟踪控制。·铸坯跟踪控制。·扇形段框架控制。·驱动辊压力调节控制。·引锭杆存取控制。·引锭杆对中控制。·切前辊道控制。·切头小车控制。·切后辊道控制。·去毛刺辊道控制。·喷印辊道控制。·板坯称量机升降控制。·称重辊道控制。·等待辊道控制。·大包液压站控制。·本体液压站控制。·精整液压站控制。·滑动水口液压站控制。2.优化治理及模型控制功能在连铸消费中，经过控制计算机系统的主要功能是经过治理与控制优化。对攀钢1#板坯连铸经过控制计算机系统的改造中，采用了比拟先进的控制技术和控制手段，为连铸消费提供先进的经过治理和控制工具,主要有以下的治理和优化功能：·数据通讯系统需建立起与1#板坯连铸L1级根底自动化系统及炼钢L3级消费控制系统的通讯，同时应建立与炼钢化检中心系统及其他系统的互联接口，可以很方便地实现系统间的集成，以支撑整体产销系统及炼钢L3级消费控制系统。·消费标准治理承受L3系统下达的连铸相关的消费标准，进展相应的存储、处理和显示，在此根底上进展连铸的计算机控制，指导消费作业。·消费方案治理正常情况下，方案从L3系统接收，然后下达L1以指导消费，在L2中可调整方案顺序及撤消材料，也可在L2中后备输入方案。·跟踪和治理包括浇铸经过及时间的治理和记录、物料跟踪、延时跟踪、事件登记等消费有关事件和操纵时序的监视，其中浇铸经过的治理又包含访问数据库、收集重要的现场数据、送经过计算机系统的设定值给根底自动化、对各种工作方式进展治理、完成操纵员的相关活动。·板坯切割优化模型当异钢种连浇或者出现产生废坯的事件时，使用该模型重新计算并调整切割设定点.以进步铸坯收得率。·质量断定模型通过实时收集和检测与质量相关的现场数据，判定质量问题并为切割优化模型提供优化点，最后将相关质量问题定位到板坯上。·二冷模型目前，首先须完成模型通过对浇铸经过的跟踪，实时地将存储在L2中的静态二冷水表值下送给L1以施行控制的功能;然后，条件成熟时，可进展动态速度模型的研究，即计算各区域的平均拉速，在此根底上计算各回路的水、气流量，下送L1，施行动态控制。·凝固及液芯长度模型在连铸消费经过中，该模型可以实时计算板坯的温度分布情况包括坯壳、糊状、液状的温度及位置，并完成板坯的切片跟踪，为二次冷却水的优化喷水提供温度参数。它为消费出优质合格的板坯提供了保证。·喷嘴状态检查通过二冷喷嘴的理论喷水压力与实际检测喷水压力的比拟，已诊断二冷水口是否堵塞。·事件及报警对铸机消费经过中的事件及报警事项进展治理。·消费数据及报表最终产品和质量数据统计，制成消费报表。·操纵员指导将操纵标准通过人机界面提供应操纵员。四、完毕语该工程工程由TORI四川托日信息工程有限责任公司完成自动化控制系统的设计、系统集成、工程施工以及调试，并负责系统联调，是一项交钥匙工程。该工程从合同生效到热负荷试车仅4个月时间，工期紧，且要求在铸机年修期间施行。去年年修期间施行了自动化系统的改造，由于预备工作充分，现场停产施工时间4天，系统调试及试车3天，仅用7天就完成了自动化系统的改造。该系统于2006年12月投运，目前已运行3个月，运行正常。该连铸机自动化系统改造的成功经历对其它冶金企业的连铸机改造具有借鉴效果。