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

馬鋼第三煉鋼廠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，定尺長度為16000mm，單爐澆注鋼水量為65t，澆注時間為28min/爐，年產(chǎn)合格鋼坯量70.93萬噸，鋼水收得率97%。

連鑄機控制系統(tǒng)由基礎自動化級和過程控制級組成，其中基礎自動化級配備一套公用PLC、6套鑄流PLC，分別對連鑄機實施順序和邏輯控制?？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備接入工業(yè)控制網(wǎng)絡，真正實現(xiàn)了“集中管理，分散控制”的目的。同時，全數(shù)字化通信模式的抗干擾能力強、測量控制精確度高，借助數(shù)字雙向傳輸?shù)奶攸c和先進的設備管理軟件，可實現(xiàn)參數(shù)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。過程控制級由二級計算機構成，通過工業(yè)以太網(wǎng)與基礎級的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、設定等畫面和圖表，并進行系統(tǒng)的安全聯(lián)鎖和數(shù)據(jù)管理。

系統(tǒng)構成圖

一系統(tǒng)組成

基礎級采用7套S7-400PLC作為連鑄機的控制器，其CPU類型是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。控制軟件為STEP7，并集成西門子過程設備管理軟件PDM?？刂萍壊捎梦鏖T子工控機作為監(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)運行西門子公司基于WindowsNT4.0的WinCC軟件。

1.硬件構成

系統(tǒng)構成如附圖所示（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ET200為電控系統(tǒng)的遠程站，分別為MCC站、結晶器振動液壓站、拉矯液壓站、出坯和火切站、兩個主控站；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，同時又是現(xiàn)場總線儀控設備的PA主站，由網(wǎng)絡部件耦合器實現(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、控制信息的同時亦可獲取總線設備自診斷信息。

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），內嵌西門子過程設備管理軟件PDM。

二連鑄機主要的控制系統(tǒng)

1.鋼水溫度測量系統(tǒng)

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)庫中調出相應鋼種的澆注參數(shù)，并可根據(jù)需要進行參數(shù)調整。