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西门子自动化系统在带钢坯连铸机控制中的应用
项目简介
我公司热轧带钢每年需 42 万吨熟料,原由炼钢厂模铸锭通过 750 轧机轧制成带钢坯,再经
500mm 热轧带钢轧至成材,但模铸和初轧机工艺均为淘汰落后工艺,而采用连铸工艺代替模铸锭开
坯工艺即可取消年近 50 万吨的模铸和初轧能力,使带钢生产由两火成材变为一火成材,不仅能大
幅度提高效率、降低能耗,而且会使成材率提高 7%以上。为此,我公司于 2001 年新建并投产一座
年产 57 万吨的带钢坯连铸机,控制系统全部采用西门子 S7-400 PLC 控制器,传动装置采用西门
子变频器,整个系统 I/O 点数约 2500 点左右,本系统的投入使转炉钢实现了全连铸。
系统配置
根据连铸机的工艺生产特点,铸流控制系统一般采用相同的配置,每流一套,共3套,公用系
统1 套,CPU 采用了CPU416-2DP 共4 块,开关量DI 模板采用421-1BL00,现场设备如开关、操作
箱等I/O 点的接入。DO模板采用422-1BL00,均为24VDC*32CH型模板,采用中间继电器方式控制设
备,对于指示单元直接输出。模拟量模板AI采用431-1KF10,用于仪表监测信号的接入,如二冷水
各段的压力、流量、拉速等。AO 模板采用432-1KH10,可任意组态通道类型,用于控制调节阀门。
高速计数模块FM450 连接增量型编码器,用于钢坯跟踪、测长等,以太网卡采用CP443-1 IT,既
可以通过10M粗缆通讯,也可以通过双绞线通讯。PLC 通过STEP7 编程软件,采用网络接口实
现编程, 组态监控软件,1 套开发版,3 套
运行版。
系统构成
根据公司实际情况和现有连铸机的配置情况,在自动化选型中既要保证系统的先进性、可靠
性,又要降低成本,保证系统的通用性,因此我们选用了西门子控制设备。
我公司现有连铸机 4 台,其中 2 台采用西门子 PLC 控制,监控系统全部为 SIMATIC 软
件;四座转炉全部采用 SIEMENS S7-400PLC,监控系统也全部为 软件。这些系统多年来运行
稳定可靠,几乎没有影响过生产,我们的应用水平不断提高,能处理几乎任何故障,由于产品可
替代性,也节约了大量的备件购买投资。
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SIEMENS PLC 的优势体现在:
‹ 大大节省了备件资金和开发人员的培训资金
‹ 大大提高了开发速度和运行质量,并缩短了故障处理时间
‹ 全集成自动化(TIA)有效减少了运营成本,大大降低了系统间接口费用
根据实际情况而设计出的方案是:每套为两个机架,由接口模板IM460 实现中央机架和扩展
机架之间的连接,采用CPU 内置的PROFIBUS-DP 接口实现与变频器的通讯,用扩展单元IM通讯卡
连接远程站ET200M,系统的通讯网络采用西门子高速工业以太网(SINEC-H1),粗缆连接,通讯
速率10Mb/s,抗干扰性好,用于PLC 与PLC 之间的通讯,采用国际现场总线标准之一的PROFIBUS-DP
与变频器通讯控制,它属于设备总线,主要用于复杂现场设备和分布式I/O,物理结构为RS-485,
传输速率最大为16Mb/s,由于采