【摘要】连铸过程是是轧钢和炼钢的过渡阶段，也是冶钢工艺的重要环节，因此连铸过程关系着冶钢生产，关系着轧钢质量和成材率。作为连铸过程的核心设备，连铸机的应用必须重点考虑电气自动化控制。本文通过对连铸工艺的分析，从连铸机电气自动化控制系统的整体结构、集散控制系统、PLC控制系统、系统组态、程序设计等方面入手对控制系统的设计进行了分析。
【关键词】连铸机；自动化控制；设计和研究
连铸过程是轧钢和炼钢的过渡工艺，在这个过程中，通过浇铸、冷凝和切割等工艺将液态钢转化为固态钢，因此连铸过程中顺利与否直接关系着冶钢质量，关系着轧钢质量和成材率。因此，连铸工艺的完善和质量成为冶钢技术的核心，而电气自动化控制系统设计是应用连铸技术的重要工作[1]。本文结合连铸工艺介绍，从多方面入手分析了电气自动化控制系统的设计和应用，以期对冶钢工艺进行优化。
1连铸工艺分析
连铸机是连铸工艺中的核心设备，主要包含钢包运载装置、结晶器、振动装置和铸坯运输设备。在浇铸的过程中，先将携带钢液钢包经过运输装置运送到连铸机上端，钢液经过钢包底部的通孔注入到中间包中。之后打开中间包的塞棒或滑动水口，钢液会注入下口，借助引锭杆头将设备堵塞。此时，钢液将会在结晶器周围逐渐冷凝后形成坯壳，结晶器下端出口上部的坯壳厚度达到要求后，及时启动拉坯机和结晶器的振动装置，携带液心的铸坯进人到弧形导向段中，弧形导向段由夹辊构成。二次冷却区域内喷出的雾化水表现出一定的规律，雾化水也会将铸坯强制性冷却，铸坯的在下行的过程中会发生凝固，引锭杆送出扇形段后及时与铸坯分开，铸坯会在全凝固的状态下进行矫正。铸坯矫正之后等待彻底凝固，之后在切割区域按照一定的尺寸切割铸坯，应用输送辊道运送切割后的铸坯[2]。
2电气自动控制部分的设计和实现
2.1系统的总体结构
在连铸机自动化控制系统中，包含多种电气元件，此外还有相关的交流传动装置和智能化设备，这些设备和PLC控制系统实现多种信息交换，为用户提供可靠的测量参数，同时也会接收控制参数。为了实现系统软件和硬件的设计，本文结合实际冶钢工业的需求，将连铸机的电气系统分为平台控制系统、铸流控制系统、后区控制系统、液压润滑系统和仪表控制系统几个重要的子系统。
2.2集散控制系统
在集散控制系统中，主要实现对分散过程的控制，对集中操作的监控和对系统综合信息的管理，在此基础上完善通信管理。在控制分散过程的同时，需要完成铸流、仪表、切割和出坯区域的控制，将这些控制信息及时反馈到PLC控制系统中，保证与相关控制站、测量控制设备和智能调节设备可靠联系。不同的PLC系统实现对相应区域内控制对象的管理，不同的控制器之间应用信号传递模块实现联锁、响应和发令，另外还可以借助上位机为系统数据提供良好的通信环境，现场可以设立相应的控制柜和远程I/O柜。在对集中操作进行监控的过程中，需要重点考虑主操作室、切割室和出坯室的监控作用，在多台监控计算机的帮助下，工程设计人员可以操作人员完善监控工作。工程师站实现对程序的编制和完善，操作员站实现生产设备的监控和管理，保证数据设定合理，故障报警及时准确。在综合信息管理过程中，需要重点考虑计算机服务和工厂的自动化服务，在不断完善办公自动化系统的过程中，经营者和生产者共同完成管理，为智能化工厂建设提供可靠的管理环境内。在完善通信网络的过程中，系统分散控制主要应用现场总线，集中控制过程中应用的是高速以太网，在网络分段的情况下，应用交换机技术保证电气室、操作室和不同机房之间的可靠连接，保证不同的子系统之间信息可靠交流[3]。
2.3基于PLC系统的配置
本文应用的PLC系统型号为SIMATICS7-300，是以机架为基础的中型控制设备，该系统中主要包含控制器、外围设备、离散量和多个输入输出模块等，同时还拥有多个内置以太网的通信处理器，为以太网接入奠定坚实的基础,保证系统中的处理器可以即插即用，同时与以太网可靠连接。在应用公用PLC系统的过程中，需要实现对平台、后区、液压和润滑等系统的检测和控制；铸流PLC系统实现结晶器和扇形段的控制和监测；仪表PLC系统实现对结晶器、二次设备和冷却水的检测和控制；出坯区域内的PLC系统实现对该区域内相关设备进行检测和控制。
2.4系统组态分析
在对机架组态进行分析的过程中，需要重点考虑考虑PLC系统机架的配置，在该配置中包含主机架和扩展机架的组态。主机架组态中需要结合实际分布状态，之后应用人工添加的方式逐步完善。在扩展计价组态中包含网络、远程I/O柜和相应设备的组态。另外在设备模块参数的过程中，需要正确描述模块的名称，合理安排机架槽号，并选择合理的分配方式[4]。
2.5系统程序设计
系统程序设计过程中，需要重点考虑自动化控制系统的应用要求。在该连铸机控制系统中，应用PLC程序设计，选用tep7V5.4编程软件。在HMI程序设计的过程中，应用Intouch10.0软件，合理设计控制功能、工艺流程、现实报警和操作等。在二级生产管理程序设计过程中，需要控制和管理整个生产过程，需要重点考虑计划安排、数据采集、数据处理、数据存储等部分。
3结语
连铸机是冶钢工业中的核心设备，连铸机应用过程中的自动化控制一直是工业领域研究的热点。本文从设计方面探讨了对连铸机电气自动控制部分的优化，实际应用中发现，系统的可靠性和稳定性良好，可以实现目标空盒子，机电设备和液压设备的故障率明显降低，很大程度上提高了炼钢过程的经济效益，具有一定的推广价值。
参考文献：
[1]奚世峰.连铸机电气自动化控制系统的设计与实现[J].工业技术应用,2013,26(11):163.
[2]韩基伟,崔桂梅.包钢宽厚板连铸机动态轻压下控制系统研究与设计[J].计算机光盘软件与应用,2015,24(3):283.
[3]邹冰梅.近终形异型坯连铸机的设计和生产工艺[J].工业技术导刊,2010,39经济管理论文(5):201.
[4]李生斌,李向辉,张伟等.连铸机钢包升降液压缸的液压控制回路设计与分析[J].华中科技大学学报,2013,14(2):271.
作者：宁宗藩 单位：阳春新钢铁有限责任公司