Profibus現場(chǎng)總線(xiàn)在高效方坯連鑄機控制系統中的應用

馬鋼第三煉鋼廠(chǎng)高效方坯連鑄機采用全弧型漸近矯直機型，連鑄半徑為8m，鑄坯斷面為140mm×140mm，定尺長(cháng)度為16000mm，單爐澆注鋼水量為65t，澆注時(shí)間為28min/爐，年產(chǎn)合格鋼坯量70.93萬(wàn)噸，鋼水收得率97%。

連鑄機控制系統由基礎自動(dòng)化級和過(guò)程控制級組成，其中基礎自動(dòng)化級配備一套公用PLC、6套鑄流PLC，分別對連鑄機實(shí)施順序和邏輯控制?？刂葡到y采用了西門(mén)子S7-400系列PLC，下掛Profibus-DP網(wǎng)，并通過(guò)DP/PA鏈接器將總線(xiàn)儀控設備接入工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò )，真正實(shí)現了“集中管理，分散控制”的目的。同時(shí)，全數字化通信模式的抗干擾能力強、測量控制精確度高，借助數字雙向傳輸的特點(diǎn)和先進(jìn)的設備管理軟件，可實(shí)現參數遠程設定，采集豐富的儀表信息，有利設備故障診斷，改善管理狀況。過(guò)程控制級由二級計算機構成，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與基礎級的PLC相連，并依靠控制模型和數據庫對一級控制系統實(shí)施指導、管理和跟蹤。人機界面可顯示運行圖、棒圖、趨勢圖、報警、設定等畫(huà)面和圖表，并進(jìn)行系統的安全聯(lián)鎖和數據管理。

系統構成圖

一系統組成

基礎級采用7套S7-400PLC作為連鑄機的控制器，其CPU類(lèi)型是416-2DP，并帶有通信功能，可與擴展單元的IM-153、IM-157通信卡以及變頻器通過(guò)Profibus-DP控制網(wǎng)相聯(lián)，其中擴展單元采用ET-200M和鏈接器（DP/PA）作為子站?？刂栖浖镾TEP7，并集成西門(mén)子過(guò)程設備管理軟件PDM?？刂萍壊捎梦鏖T(mén)子工控機作為監控站，與PLC通過(guò)快速工業(yè)以太網(wǎng)（基于TCP/IP協(xié)議）連接，系統運行西門(mén)子公司基于WindowsNT4.0的WinCC軟件。

1.硬件構成

系統構成如附圖所示（因篇幅限制，圖中僅給出了公用系統的配置，鑄流部分與之類(lèi)似）。

圖中PC1、PC2、PC3分別為上位機監控站；PLC0至PLC6分別為公用系統控制站和一至六流的主PLC；6個(gè)ET200為電控系統的遠程站，分別為MCC站、結晶器振動(dòng)液壓站、拉矯液壓站、出坯和火切站、兩個(gè)主控站；大包回轉變頻器、中間包行走變頻器、移鋼機變頻器、U/V冷床變頻器均通過(guò)Profibus-DP接口掛在DP總線(xiàn)上。DP/PA鏈接器為S7-400PLC的從站之一，同時(shí)又是現場(chǎng)總線(xiàn)儀控設備的PA主站，由網(wǎng)絡(luò )部件耦合器實(shí)現所有Profibus-PA總線(xiàn)檢測儀表與DP總線(xiàn)的鏈接，在傳輸更多檢測、控制信息的同時(shí)亦可獲取總線(xiàn)設備自診斷信息。

2.軟件配置

操作站軟件為WinCC（5.0SP1版）軟件，網(wǎng)絡(luò )平臺為WindowsNT4.0，WinCC自帶數據庫，并提供監控畫(huà)面和PLC組態(tài)工具。S7組態(tài)軟件為STEP7（5.1SP），內嵌西門(mén)子過(guò)程設備管理軟件PDM。

二連鑄機主要的控制系統

1.鋼水溫度測量系統

經(jīng)轉爐爐外精煉處理后的合格鋼水到達鋼水接收跨，由起重機將鋼包吊運到鋼包回轉臺受包側，回轉180°過(guò)跨至澆注側定位。然后由人工使用一次性快速S型熱電偶測出鋼水溫度，并將溫度信號同時(shí)傳至PLC和大屏幕顯示器。

工藝工程師根據鋼水溫度和所要澆注的鋼種，通過(guò)HMI從二級系統歷史數據庫中調出相應鋼種的澆注參數，并可根據需要進(jìn)行參數調整。