Profibus現(xiàn)場總線在高效方坯連鑄機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

馬鋼第三煉鋼廠高效方坯連鑄機(jī)采用全弧型漸近矯直機(jī)型，連鑄半徑為8m，鑄坯斷面為140mm×140mm，定尺長度為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70.93萬噸，鋼水收得率97%。

連鑄機(jī)控制系統(tǒng)由基礎(chǔ)自動化級和過程控制級組成，其中基礎(chǔ)自動化級配備一套公用PLC、6套鑄流PLC，分別對連鑄機(jī)實(shí)施順序和邏輯控制?？刂葡到y(tǒng)采用了西門子S7-400系列PLC，下掛Profibus-DP網(wǎng)，并通過DP/PA鏈接器將總線儀控設(shè)備接入工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，真正實(shí)現(xiàn)了“集中管理，分散控制”的目的。同時(shí)，全數(shù)字化通信模式的抗干擾能力強(qiáng)、測量控制精確度高，借助數(shù)字雙向傳輸?shù)奶攸c(diǎn)和先進(jìn)的設(shè)備管理軟件，可實(shí)現(xiàn)參數(shù)遠(yuǎn)程設(shè)定，采集豐富的儀表信息，有利設(shè)備故障診斷，改善管理狀況。過程控制級由二級計(jì)算機(jī)構(gòu)成，通過工業(yè)以太網(wǎng)與基礎(chǔ)級的PLC相連，并依靠控制模型和數(shù)據(jù)庫對一級控制系統(tǒng)實(shí)施指導(dǎo)、管理和跟蹤。人機(jī)界面可顯示運(yùn)行圖、棒圖、趨勢圖、報(bào)警、設(shè)定等畫面和圖表，并進(jìn)行系統(tǒng)的安全聯(lián)鎖和數(shù)據(jù)管理。

系統(tǒng)構(gòu)成圖

一系統(tǒng)組成

基礎(chǔ)級采用7套S7-400PLC作為連鑄機(jī)的控制器，其CPU類型是416-2DP，并帶有通信功能，可與擴(kuò)展單元的IM-153、IM-157通信卡以及變頻器通過Profibus-DP控制網(wǎng)相聯(lián)，其中擴(kuò)展單元采用ET-200M和鏈接器（DP/PA）作為子站?？刂栖浖镾TEP7，并集成西門子過程設(shè)備管理軟件PDM。控制級采用西門子工控機(jī)作為監(jiān)控站，與PLC通過快速工業(yè)以太網(wǎng)（基于TCP/IP協(xié)議）連接，系統(tǒng)運(yùn)行西門子公司基于WindowsNT4.0的WinCC軟件。

1.硬件構(gòu)成

系統(tǒng)構(gòu)成如附圖所示（因篇幅限制，圖中僅給出了公用系統(tǒng)的配置，鑄流部分與之類似）。

圖中PC1、PC2、PC3分別為上位機(jī)監(jiān)控站；PLC0至PLC6分別為公用系統(tǒng)控制站和一至六流的主PLC；6個(gè)ET200為電控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程站，分別為MCC站、結(jié)晶器振動液壓站、拉矯液壓站、出坯和火切站、兩個(gè)主控站；大包回轉(zhuǎn)變頻器、中間包行走變頻器、移鋼機(jī)變頻器、U/V冷床變頻器均通過Profibus-DP接口掛在DP總線上。DP/PA鏈接器為S7-400PLC的從站之一，同時(shí)又是現(xiàn)場總線儀控設(shè)備的PA主站，由網(wǎng)絡(luò)部件耦合器實(shí)現(xiàn)所有Profibus-PA總線檢測儀表與DP總線的鏈接，在傳輸更多檢測、控制信息的同時(shí)亦可獲取總線設(shè)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(shù)據(jù)庫，并提供監(jiān)控畫面和PLC組態(tài)工具。S7組態(tài)軟件為STEP7（5.1SP），內(nèi)嵌西門子過程設(shè)備管理軟件PDM。

二連鑄機(jī)主要的控制系統(tǒng)

1.鋼水溫度測量系統(tǒng)

經(jīng)轉(zhuǎn)爐爐外精煉處理后的合格鋼水到達(dá)鋼水接收跨，由起重機(jī)將鋼包吊運(yùn)到鋼包回轉(zhuǎn)臺受包側(cè)，回轉(zhuǎn)180°過跨至澆注側(cè)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(jù)鋼水溫度和所要澆注的鋼種，通過HMI從二級系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)庫中調(diào)出相應(yīng)鋼種的澆注參數(shù)，并可根據(jù)需要進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。