板坯連鑄系統(tǒng)中PLC控制功能與技術(shù)實(shí)現(xiàn)論文
1 板坯連鑄系統(tǒng)簡(jiǎn)介
以板坯連鑄機(jī)生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)為分級(jí)依據(jù)，可以把板坯連鑄系統(tǒng)分為基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)以及過程控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩級(jí)系統(tǒng)，其中一級(jí)為自動(dòng)化系統(tǒng)，是運(yùn)行基礎(chǔ)；二級(jí)帶有部分管理功能�；A(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)是一套完整的電/儀一體化系統(tǒng)，在系統(tǒng)運(yùn)行中起著非常重要的作用，它能夠完成各工藝裝置的順序控制以及相關(guān)操作，可以對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，還可以對(duì)工藝參數(shù)與設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行顯示與預(yù)警，對(duì)工藝流程進(jìn)行監(jiān)控。另外，其還有通信功能。過程控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有質(zhì)量跟蹤、參數(shù)設(shè)定以及鑄機(jī)的模型計(jì)算的功能。除此之外，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)配置問題，通過 PLC 與上位機(jī)之間的信息轉(zhuǎn)換與以太網(wǎng)相連接，利用 TCP/IP 協(xié)議完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。
2 板坯連鑄系統(tǒng)中 PLC 控制功能說明
2.1 大包回轉(zhuǎn)臺(tái)及中間罐車控制
一方面，對(duì)裝有合格鋼水的鋼水包，一般要通過行車的吊運(yùn)運(yùn)至大包回轉(zhuǎn)臺(tái)的鋼包臂上，此時(shí)包臂會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)到澆注位置等待澆鑄。
另一方面，提前預(yù)熱好的中間罐通過中間罐車運(yùn)送至結(jié)晶器的上方，此時(shí)中間罐會(huì)下降以完成對(duì)中就位；在準(zhǔn)備工作完成后，鋼水罐開始下降，到達(dá)指定位置后就要手動(dòng)開啟滑動(dòng)水口，隨之鋼水就會(huì)通過長(zhǎng)水口流入中間罐，等到中間罐內(nèi)的鋼水質(zhì)量達(dá)到指定要求后就需要人工開啟中間罐塞棒，這時(shí)鋼水就會(huì)通過侵入式水口流入結(jié)晶器內(nèi)，從而完成這一工序。
2.2 送引錠、脫引錠控制
�。�1）送引錠：當(dāng)送引錠指令發(fā)出后，引錠桿存放小車會(huì)向下反轉(zhuǎn)運(yùn)行，當(dāng)引錠桿到達(dá)切割后輥道位置時(shí)四個(gè)對(duì)中缸將開始進(jìn)行對(duì)中，隨之切割前、切割下、切割后輥道自動(dòng)運(yùn)行，將引錠桿送至水平扇形段內(nèi)。當(dāng)引錠桿尾部離開 2# 光電管時(shí)，切割后輥道就會(huì)停止運(yùn)行，當(dāng)其到達(dá) 1# 光電管時(shí)，切割下及切割前輥道就會(huì)停止運(yùn)行，隨之輥道就會(huì)以 5 米/分的速度在扇形段內(nèi)運(yùn)行，與此同時(shí)解碼器也開始對(duì)其進(jìn)行跟蹤記錄，最后將引錠桿送入結(jié)晶器下口。（2）脫引錠：當(dāng)引錠桿從扇形段出來達(dá)到 1# 光電管時(shí)，引錠頭就會(huì)與鑄坯分離，當(dāng)引錠桿到達(dá) 2# 光電管時(shí)切割后輥道就會(huì)停止，隨之引錠桿被移出。
2.3 火焰切割機(jī)自動(dòng)切割控制
在自動(dòng)狀態(tài)下，紅外定尺系統(tǒng)會(huì)給火焰切割機(jī)的 PLC 發(fā)出信號(hào)，火焰切割機(jī)只有在接收到信號(hào)時(shí)才會(huì)進(jìn)行工作。首先，火焰切割機(jī)會(huì)先進(jìn)行預(yù)壓緊，與此同時(shí)切割槍開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)切割槍運(yùn)轉(zhuǎn)至鑄坯邊緣時(shí)，預(yù)煤氣閥以及熱氧閥就會(huì)自動(dòng)打開；當(dāng)其運(yùn)轉(zhuǎn)到之前紅外定尺系統(tǒng)所檢測(cè)的定尺距離后，火焰切割機(jī)的壓頭開始下壓隨之切割氧與粒化水打開，進(jìn)行切割工作。當(dāng)切割槍到達(dá)切割下輥道邊緣時(shí)，切下輥就會(huì)開始向下方擺動(dòng)，一直等到切割槍離開切下輥，其才能夠向上擺回到原位。
2.4 輸送輥道及推鋼機(jī)控制
輸送輥道系統(tǒng)是由移載下線輥道、切割后輥道、切割下輥道以及切割前輥道這四道工序組成。在輸送輥道系統(tǒng)運(yùn)行過程中主要有五個(gè)具體步驟：（1） 火焰切割機(jī)在對(duì)鋼坯切割完畢后發(fā)出切割完畢信號(hào)，隨之切割后輥道開始正轉(zhuǎn)；（2）在 2# 光電管檢測(cè)到鑄坯的情況下，移載下線輥道開始運(yùn)作；（3）當(dāng)鑄坯尾部離開 2# 光電管時(shí)，之前運(yùn)轉(zhuǎn)的切割后輥道停止運(yùn)作；（4）在 3# 光電管檢測(cè)到鑄坯的情況下，之前運(yùn)行的移載下線輥道就會(huì)停止運(yùn)作；（5）下線輥道運(yùn)行停止時(shí)說明鑄坯已成型，再利用推鋼機(jī)把鑄坯轉(zhuǎn)移到冷床上進(jìn)行冷卻。
這樣就可以科學(xué)的對(duì)鑄坯進(jìn)行生產(chǎn)。
3 板坯連鑄系統(tǒng)中 PLC 控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)
3.1 變頻調(diào)速控制技術(shù)
在現(xiàn)代板坯連鑄系統(tǒng)中，變頻調(diào)速控制技術(shù)已在各個(gè)設(shè)備中廣泛應(yīng)用；主要包括推鋼機(jī)、火焰切割機(jī)、輸送輥道、扇形段輥道、結(jié)晶器振動(dòng)、中間罐車以及大包回轉(zhuǎn)臺(tái)等。一般來說，PLC 是通過 Re－mote I/O Scanner 通訊方式來把控制命令傳輸給變頻器的，與此同時(shí)，變頻器也將其實(shí)時(shí)狀態(tài)反饋給 PLC 系統(tǒng)。另外，控制程序主要借助 MOV 指令來把速度、正反轉(zhuǎn)以及啟動(dòng)停止命令以信息的形式傳送給變頻器，然后利用變頻器的變頻調(diào)速功能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制。
3.2 鑄流自動(dòng)跟蹤技術(shù)
鑄流自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)主要是利用物理上的光電轉(zhuǎn)換原理進(jìn)行工作的，通過增量式編碼器來完成自動(dòng)跟蹤。增量式編碼器可以直接利用光電轉(zhuǎn)換原理來輸出 A、B 以及 Z 相三組方波脈沖；其中，A、B兩組方波脈沖的相位差為 90°，所以能夠比較方便的判斷出旋轉(zhuǎn)方向；與此不同的 Z 相每轉(zhuǎn)一個(gè)脈沖，所以其常應(yīng)用與對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)的科學(xué)準(zhǔn)確定位。增量式編碼器的技術(shù)含量較高，其平均壽命可達(dá)幾萬(wàn)小時(shí)以上，而且其構(gòu)造原理較為簡(jiǎn)單，抗干擾的能力較強(qiáng)，有較高的可靠性，比較適用于長(zhǎng)距離的`傳輸。一般來說，A-B 增量型編碼器多安裝在扇行段驅(qū)動(dòng)輥的電機(jī)上，鑄流 PLC 依據(jù)增量式編碼器發(fā)送的脈沖數(shù)來自動(dòng)計(jì)算并完成澆注模式、送引錠模式下的鑄坯測(cè)長(zhǎng)、電力測(cè)速以及二冷區(qū)配水等全自動(dòng)控制。
3.3 大包下渣檢測(cè)技術(shù)
大包下渣檢測(cè)技術(shù)是用于檢測(cè)包內(nèi)鋼水含渣量的一項(xiàng)技術(shù)。這個(gè)系統(tǒng)主要通過高度自動(dòng)化、智能化的平衡補(bǔ)償技術(shù)并比較鋼渣與鋼水導(dǎo)電率來檢測(cè)鋼渣在鋼水中的含量，其中還要用到電磁感應(yīng)的物理原理來對(duì)含量進(jìn)行檢測(cè)，然后會(huì)通過聲光報(bào)警的方式提醒相關(guān)操作者及時(shí)發(fā)出大包水口關(guān)閉信號(hào)或自己手動(dòng)關(guān)閉大包滑動(dòng)水口，以此來控制大中包中鋼水的鋼渣含量，進(jìn)而提高鋼水的清潔度，提升其質(zhì)量；除此之外，還有效避免了繁瑣的除渣工作，也可以提高鋼坯質(zhì)量。
3.4 液面自動(dòng)控制技術(shù)
液面自動(dòng)控制是通過渦流傳感器來對(duì)拉坯及澆鋼的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)的一項(xiàng)技術(shù)。一般來說，渦流傳感器具有連續(xù)測(cè)量結(jié)晶器鋼水液面的功能，它可以輸出一系列模擬數(shù)據(jù)，一般包括隨液面高度線性變化的電壓以及電流，再把信息傳送給液面調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以此完成對(duì)拉坯以及澆鋼速度的自動(dòng)控制，使鋼水液面得以穩(wěn)定在預(yù)定高度。這樣一來，就可以有效的提高連鑄機(jī)的工作效率，提升其工作質(zhì)量，防止溢鋼及漏鋼事故的發(fā)生，對(duì)鋼坯的質(zhì)量進(jìn)行有效的保證。
3.5 紅外定尺技術(shù)
所謂的紅外定尺即是通過紅外攝像的方式對(duì)鋼坯進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)識(shí)別。利用紅外攝像設(shè)備對(duì)紅熱鋼坯進(jìn)行遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)成像，將所成圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字化信息，然后傳送給 CPU，再利用 CPU 的計(jì)算與模糊識(shí)別功能對(duì)數(shù)字化信息進(jìn)行相關(guān)計(jì)算與識(shí)別處理，再按照提前設(shè)定的定尺長(zhǎng)度向 PLC 傳送切割切割信號(hào)，使 PLC 控制火焰切割機(jī)對(duì)鋼坯進(jìn)行切割。這個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)含量較高，一般具備操作維護(hù)簡(jiǎn)單、控制精度高以及檢測(cè)可靠的特點(diǎn)，在鋼坯處理中發(fā)揮非常重要的作用。
4 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，在板坯連鑄系統(tǒng)之中 PLC 控制的應(yīng)用，對(duì)于準(zhǔn)確、快速控制的實(shí)現(xiàn)，連鑄自動(dòng)化水平、鑄坯質(zhì)量與產(chǎn)量的提高具有非常重要的作用，而且能夠降低能源消耗，降低機(jī)械故障的停機(jī)率，使得鑄機(jī)的作業(yè)率得以有效提高，除此之外，還大大改善了工作環(huán)境，提高了工人的工作效率。因此，PLC 控制系統(tǒng)在板坯連鑄系統(tǒng)之中值得推廣應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
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