基于西门子S7-400的板坯连铸铸流自动控制系统设计

摘要

连续铸钢是一种非常重要且复杂的冶金工艺，从液态钢水到成型铸坯，主要工艺流程包括：大中包浇铸、一次及二次冷凝、连续矫直、火焰切割等。通过实施连续铸钢可以减少资源损耗，降低废品率，最突出的是能够实现冶金自动化和连续化。铸流区域主要包括零号扇形段到称重辊道之间的连铸主体设备，连铸机重点核心在铸流设备上，铸坯的成型效果和质量好坏很大程度上依赖着铸流的自动控制系统，是连铸生产的中心环节。
　　攀钢在2011年之前用于生产板坯的连铸机的数量仅为两台，由于建成时间较早，设备和自动控制系统已经不能满足企业的实际发展需要，且大部分关键控制技术采用直接引进国外，严重制约了企业连铸生产自动化的自我提升。由于我国板坯连铸工业化进程的不断推进，其对控制自动化的要求也在相应的提升。一个冶金企业若要在日趋残酷的市场竞争中突出重围、谋求发展，只有努力提高自身的生产流程效率，加大生产的自动化程度成为了潜在的需求。
　　本课题用攀钢西昌二基地新建板坯连铸生产线为研究对象，在查询了众多海内外有关连铸知识的基础上，首先，全面系统的阐述了板坯连铸系统及其自动控制的现状和发展进程。其次，通过探索和研究符合企业实际情况的基础自动化系统，结合该企业板坯连铸实际生产工艺需求，利用工业网络通信技术、自动化控制电气原理、PLC技术设计和研讨了该板坯连铸机自动控制系统。基于工业以太网和现场总线，控制层采用西门子S7-400PLC，现场的远程I/O采用ET200M。通过硬件、网络组态和程序设计，重点完成了对铸流区域扇形段拉矫机、下装引锭系统、铸机操作模式、铸流跟踪及辊道的控制以及对铸流区域采用先进控制技术的探讨。此外，研析和总结了控制系统的运行及调试情况。
　　本课题的研究设计严格遵循了实用、先进、可靠、环保的原则，保证了设备和控制系统的高度自动化和可持续性。系统投入生产运行后，取得了满意的控制效果，达到了企业连铸生产高速化、全自动化的目的，提升了产品的市场竞争力。该项目的自动化设计方案为工业自动化企业提供了一套较为有效的、可供参考的方法和模式。

目录

声明

1 绪论

1.1 概论

1.2 论文背景及研究的必要性

1.3 板坯连铸的现状及发展进程

1.4 本论文主要研究内容

2 板坯连铸铸流区域自动控制研究与设计

2.1 攀钢西昌板坯连铸生产系统简介

2.2 课题的主要控制目标

2.3 控制系统总体方案设计

2.4 铸流区域基础自动化系统组成

3 铸流PLC电气原理图设计

3.1 铸流PLC主站供电原理

3.2 铸流PLC控制系统总体原理图

3.3 铸流PLC主从站配置

3.4 铸流PLC远程I/O接线原理图

4 铸流PLC控制功能实现及程序设计

4.1 铸流PLC项目的创建

4.2 通信网络的组态

4.3 控制功能的实现

4.4 基于压下模型的板坯连铸动态轻压下自适应控制

5 铸流PLC控制系统运行结果及分析

5.1 系统控制性能指标

5.2 系统调试及试运行中出现的问题及解决方案

5.3 铸流PLC控制系统设计中的经验总结和建议

结论

参考文献

致谢