基于PROFIBUS的變頻器在連鑄切割機中的應用

濟鋼集團第三煉鋼廠(chǎng)是濟鋼集團“十五”期間的重點(diǎn)投資項目，引進(jìn)的是國內外一流的先進(jìn)設備和自動(dòng)化控制技術(shù)，其裝備達到國內一流、國際先進(jìn)水平。在轉爐、連鑄自動(dòng)化控制體系中，根據現場(chǎng)總線(xiàn)的特點(diǎn)和系統的需要應用了多種總線(xiàn)（Profibus、ControlNet、Devicenet）構成的現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統（FCS），這些總線(xiàn)控制系統給轉爐、連鑄系統提供了安全而可靠的解決方案。1#連鑄機是引進(jìn)VAI（奧鋼聯(lián)）的板坯連鑄機，是目前我國技術(shù)最先進(jìn)、自動(dòng)化程度最高、配套設施最完善的連鑄機之一，其切割機系統選用的是基于PROFIBUS的MM440變頻器構成的現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統。

2連鑄機控制系統

濟鋼三煉鋼工程包括鐵水予處理，120t轉爐、LF/VD精煉及板坯連鑄機等多個(gè)項目，整個(gè)工廠(chǎng)的EIC三電自動(dòng)化控制系統的配置達到世界先進(jìn)水平。連鑄機系統做到三電自動(dòng)化控制的一體化，包含過(guò)程控制級L2和基礎控制L1級和L0，同時(shí)也予留出與L3級的通訊接口及數據存放區，下面將三級系統分述如下。

3級（Lelvel3）:制訂全廠(chǎng)生產(chǎn)計劃,產(chǎn)品協(xié)調及產(chǎn)品跟蹤，L3系統涉及三煉鋼廠(chǎng)各生產(chǎn)工序和后部的中厚板車(chē)間，L3系統的實(shí)現需要各工藝單元,生產(chǎn)管理及調度部門(mén)結合工廠(chǎng)的實(shí)際情況來(lái)考慮，另立項目，統一協(xié)調。

2級（Lelvel2）：各工藝控制單元的計算機操作指導，特殊工藝過(guò)程的設定計算及工藝過(guò)程的數據收集。

1級（Level1）：實(shí)時(shí)控制級，根據操作指令，過(guò)程計算機的設定計算及現場(chǎng)元件的檢測信號，完成生產(chǎn)設備的邏輯順序控制和PID調節。

0級（Level0）：L0級主要是傳動(dòng)設備本身的控制、I/O控制和管理。在現代化的控制系統中，AC/AC的傳動(dòng)裝置（變頻裝置）由本身自帶CPU的數字裝置控制和監視，并與L1級在網(wǎng)上進(jìn)行數據通訊。

L0到L3級的自動(dòng)化系統完成整個(gè)工廠(chǎng)的生產(chǎn)計劃，產(chǎn)品管理，工藝區接口協(xié)調、過(guò)程最佳化及設備控制，可實(shí)現整個(gè)工廠(chǎng)的生產(chǎn)自動(dòng)化，參見(jiàn)圖1。

圖1連鑄機控制系統結構

3切割機控制系統

3.1切割機設備組成

1#連鑄機的切割機是從德國GEGA公司引進(jìn)的整套設備，是火焰切割機，其主要作用是將鑄坯切割成定尺或倍尺長(cháng)度，并可進(jìn)行坯頭、坯尾及試樣切割。與引錠桿分離后的鑄坯按拉坯速度進(jìn)入切割區，火焰切割機切掉300mm左右長(cháng)度的切頭，掉入下部的切頭收集箱內，切頭切割以后的鑄坯按要求的三倍尺長(cháng)度切割。切割期間，靠夾持裝置，火焰切割機與鑄坯同步行走，鑄坯長(cháng)度通過(guò)測量輥測量，切割自動(dòng)進(jìn)行，并且考慮二級自動(dòng)化系統的長(cháng)度優(yōu)化。切割機系統包括機械、能源介質(zhì)供應和控制、電氣儀表控制等自成系統配套的機電一體化裝置。切割機由以下設備組成：切割機支撐結構，切割機械設備，能源介質(zhì)供給控制，鑄坯長(cháng)度測量裝置，電氣控制系統，熱防護裝置。

3.2切割機工藝過(guò)程

切割機工藝過(guò)程一般由坯頭切割、定尺切割、坯尾切割三個(gè)過(guò)程組成。最主要的定尺切割工藝過(guò)程如下：當測量輪計數接近定尺前500mm小車(chē)預下降，到位后雙槍同時(shí)往里移動(dòng)，當邊探碰到鑄坯外殼時(shí)，預熱氧、預熱煤氣打開(kāi)進(jìn)行預熱，在這段時(shí)間內切割槍是不動(dòng)作的，當完全到達定尺后，小車(chē)下降到位（壓住鑄坯），同時(shí)打開(kāi)切割氧進(jìn)行切割，先以初始割速切割（正常割速的30％），切割50mm后以全速進(jìn)行切割，雙槍在相距120mm相遇后，2＃槍關(guān)閉切割氧，停止切割并返回原始位，關(guān)閉所有介質(zhì)，由1＃槍繼續切割，多切過(guò)10mm后1＃槍也停止切割，關(guān)閉所有介質(zhì)返回原始位，同時(shí)小車(chē)上升大車(chē)后退返回原始位，等待下一個(gè)定尺。

3.3切割機控制系統

（1）切割機控制系統。切割機自動(dòng)控制系統采用一臺西門(mén)子S7-300和一臺PCSsmart1200觸摸屏構成，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)模塊和TCP/IP協(xié)議將PLC和L1級控制系統連接起來(lái)，通過(guò)Profibus-DP接口與MM440變頻器和PCS1200觸模屏通訊，見(jiàn)圖2所示。