酒泉钢铁公司1350mm大型板坯连铸机，已于1996年9月一次热负荷试车成功并已进入试生 产阶段。这是我国板坯连铸领域在机械、三电（电控、仪表和计算机）和液压3个方面独立设计的 大型板坯连铸机。其主要工艺参数如下：·机型全圆弧低头型多点矫直；·钢种普碳钢、碳素结构 钢、锅炉钢、桥梁钢、压力容器钢等；·铸坯断面尺寸厚160、220（mm），宽950．1 050、1350（mm）；·拉速范围0．25～2．5（m／min）；·冶金长度22、2 6（m）；·年产量45万t／台；·流数1机1流／台。1控制系统的构成为了与工艺设备的装 备水平相适应，这条连铸机生产线配备了水平较高的电控、仪表和计算机控制系统，其配置如图1 所示。系统配置的硬件设备均采用美国A－B公司的自动化控制产品。这种配置是一种电控、仪表 和计算机三电合一的全PLC控制系统。其监视操作站和过程控制站也采用美国A－B公司的标准 工作站。目lffi坯连铸机三电系统配置图依照控制分散的设计思想，系统共设置6台PLC装 置。PLCI用于平台设备及出坯精整设备的控制；PLCZ用于连铸机主体设备电气控制；PL C3用于连铸机主体设备仪表控制；PLC4用于一次火焰切割机控制；PLCS用于二次火焰切 割机控制；PLC6用于大包回转台液压系统。系统中设置监视操作站2台（SI、SZ），采用 美国A－B公司的标准工作站T60（工业型486微机），它可实现系统监视与操作的高度集中 。不仅可集中显示生产过程的全部信息，完全取代模拟显示仪表及模拟屏，而且通过键盘操作可实 现变更系统组态参数、诊断系统故障等多种高级功能。系统还设置过程控制站1台（S3），该站 主要承担连铸机工艺卡的制定及控制过程中数学模型的计算，如二冷水系统喷水设定值的计算、铸 坯表面温度的计算、铸坯的质量判定、尾坯优化切割等数模计算。它同样采用T60标准工作站。 电气传动需要进行速度调节的全部采用A－B公司的全数字化调速装置。其中，扇形段拉矫传动电 机和维修区振动试验台电机采用1395型直流全数字调速装置，结晶器振动电机采用1336F orce矢量控制型交流数字调速装置，其他各类需要调速的辊道电机全部采用1336PISS VVVF型交流变频数字调速装置。仪表控制系统中，除对一般的过程变量数据进行采集监视外， 在二冷水和二冷气区域，共设有22个PID调节回路，其调节控制功能由A－B公司提供的专用 ControlviewPCO（Proce。Conflgura－tionandOPera tion）软件在PLC机上完成，不再需要其他控制仪表。2系统功能简介2．1主要机械设备 传动控制（1）大包回转电机采用交流绕线电机并能可逆传动；中间罐车设有行走和升降机构，采 用交流电机传动，并具有横向微调功能。（2）结晶器振动电机、扇形段拉矫电机和辊道电机均采 用交流变频调速装置或直流数字调速装置，具体控制方式可参阅图1。在拉矫机指定的传动辊电机 轴上装有数字光电编码器，用它作为送引锭及浇铸自动跟踪控制的位置检测器及直流调速装置的速 度反馈信号。（3）一次火焰切割机（引进GEGA公司产品）大车行走采用两台双速电机驱动， 正常行走时为高速，停止前转为低速。在切割前辊道和切割机大车上分别装有光电编码器，用于确 定铸坯行走和大车移动的距离，以保证准确的切割长度。切割枪小车行走采用直流电机驱动，由大 功率晶体管交流装置供电，调速范围1：100，切割枪小车升降由交流电机驱动。其他传动机构 均采用交流电机，需要调速的部分采用交流变频装置供电。2．2主要过程参数检测控制设置有以 下检测控制项目：（1）大包和中间罐钢水重量测量（引进设备）一次元件采用电阻式荷重传感器 ，大包每臂上有4个，测量范围0—33t，测量精度土0．05％；中间罐车上装4个，测量范 围0—15t，测量精度士0．05％。重量信号送至信号处理器自动去皮重后，在现场大屏幕上 显示，同时以4～20mA标准信号送至PLC，可在监视操作站画面上显示钢水重量的实际值。 （2）结晶器钢水液面检测与控制（引进设备）钢水液面检测采用浮子式，液面信号通过与浮子机 构连接的传感器引出，液面检测信号与液面给定信号比较经PID处理后，输出控制信号至伺服执 行机构以控制中间罐塞棒开口度，调节流入结晶器的钢水量，迅速维持钢水液面恢复稳定。主要参 数：检测范围＞100mm；响应时间＜0．Is；控制精度＜土5mm。（3）二冷水流量测量 与自动控制二冷水流量采用电磁流量计测量，测量信号送至PLC模拟量输入板。二冷水流量控制 采用设定值控制方式，设定值计算按以下公式：Q6－A6V。2－BfV。－C（式中Q；—— 某回路流量设定值；A；、B；。C；——对应该回路的控制参数；V。——实际拉坯速度。流量 设定值Q；在PLC内进行计算（A；、B；。C；三个参数由过程控制站S3下传至PLC）， 经PID调节器（软件PID）后通过模拟量输出模板输出调节信号，流量调节执行器采用气动调 节阀。当流量设定值小于某一最小流量值（即拉速小于某一限定值）时，为确保冷却效果，二冷水 控制转入间歇控制。间歇控制流量设定值按以下公式计算：式中F；——间歇控制流量设定值；t l——截止间打开时间；t。——截止阀关闭时间。间歇控制由PLC程序自动实现。（4）气雾 冷却空气流量测量与自动控制空气流量测量采用孔板流量计，空气流量设定值为对应回路水流量设 定值乘以气水比并在PLC内计算。经PID调节后并通过模拟量输出模板输出流量调节信号。空 气流量调节执行器采用气动调节阀，当水流量调节采用间歇控制时，空气流量并不采用间歇控制。 除上述各项外，还有：大包和中间罐钢水温度的测量；结晶器冷却水和二冷水总管压力、温度和流 量的测量；氧气、煤气等的压力和流量测量。2．3引锭杆及铸坯位置自动跟踪控制在连铸机的各 运转模式段，用检测引锭杆头部、铸坯头部及尾部在各个时刻所处的位置，根据工艺要求发出相应 的控制命令来控制在线设备（如电机、液压缸及电磁铁等）的动作，以实现连铸机的自动运转。自 动跟踪控制安装在27＃、47＃和67＃三个拉矫机上辊驱动电机上的光电编码器，在铸机工作 时产生位移脉冲，这些脉冲进入PLC系统的智能高速计数模板，从而进行位置检测和计算，并不 断与各设定值比较，当达到某一位置设定值时，由PLC发出相应的控制命令。设置三个光电编码 器是由于机械装置采用短引锭杆，因此在自动跟踪过程中三个编码器要根据引锭杆或铸坯的实际位 置进行逐段切换。为了监视工作过程，监视操作站上设有引锭杆及铸坯自动跟踪工艺流程画面。2 ．4其他控制功能其他如一次和二次火焰切割机定尺切割控制、喷印机喷印头控制及铸机扇形段辊 缝检测等均包括在国外引进控制设备中，由专门的PLC或其他装置进行控制。3系统硬件设计3 ·1通信网络本系统设置有三个层次的通信总线，即DH十通信总线；远程1／O通信总线和本地 扩展1／O通信总线。DH十为一高速数据通道，是应用于现场的工业局部网络，它采用令牌的方 式实现点对点的通信。所有监视操作站、过程控制站及PLC等均不需要专门的通信接口器件，而 是通过站连接器直接挂在DH十总线上实现站间的数据通信，通信速率为57．6Kb八。远程1 ／O通信总线是PLC内部的远程1／O通信链，在此总线上可挂接远程1／O适配器、各类分布 式BLOCKI／O、交直流调速装置及现场操作监控面板等。通信速率可在57．6—230K b／s之间选择。本地扩展1／O总线是一并行的数据通信通道，通过接口适配器允许PLC控制 站在短距离范围内扩展更多的1／O接口模板及其他功能模板，通信速率可达2Mb／S以上。此 总线主要用于一个PLC控制站内CPU主框架与1／O扩展框架的数据通信。PLC控制站之间 的数据通信一般采用两种方式，一是采用Global文件，各个控制站可定义其文件地址，在此 文件中各个站根据站号可分配有固定地址的16位数据信息，它采用广播发送式传送数据，每个控 制站均可在DH十总线上对其他控制站的信息进行读取，不需要用其他通信命令。另一种采用MS G指令，在程序编辑时可确定通信类型和地址分配空间，这种通信是有条件的控制站之间的数据交 换。3．2分布式远程BLOCKI／O的使用分布式远程BLOCKI／O是本身带远程适配器 的1／O组合模件，可就地安装在操作台或控制屏内，通过远程1／O总线与PLC通信。这种配 置可使操作台或控制屏通过端子外引的电缆大大减少，它可简化系统，便于维护并提高装置的可靠 性。BLOCKVO和一般的VO模板一样，可以分配与单独的1／O机架号和组号。3．3交直 流调速装置的应用在系统配置中的交直流调速装置都可以设置手动编程操作器和接口适配器板，它 既可以单独按设定参数工作，亦可挂接在PLC的远程1／O链上，将其认作一个特殊的远程1／ O器件，给其指定一个特定的1／O机架号和组号（可以是全机架配置也可以是半机架配置），通 过1／O映像表按要求和PLC进行通信，PLC可以对各类控制参数进行预设定，并根据装置运 行时反馈回的各种状态信息进行过程调整和控制。3．4采用智能高速计数模板为实现引锭杆和铸 坯位置的检测和控制，系统配置了1771VHSC高速计数模板。该模板为一智能模板，主要完 成位置检测、位置设定、设定指令输出等功能。其特点是位置检测精度高、定位输出准确及编程灵 活方便。3．5系统工作站的连接连铸机在平台主控室设有SI、SZ和S3三台工作站，其中S I和SZ为监视操作站，S3为过程控制站，并配有二台打印机和一台硬拷贝机。如果采用一般工业型微计算机，为了和系统DH十通信网络连接，在计算机上一般要配有A－B公司专用的通信卡1784－KT，这样每一工作站均可当作一个节点（Node）站，挂在DH十网上进行数据通信。4系统软件设计4．1采用梯形逻辑日编程语言A．B公司的PLC．5可编程序控制器配备
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