3.2.4连铸工艺中的控制系统
罗克韦尔控制系统在连铸机上的应用，连铸机自动化控制系统设计采用“三电”一体化的设计原则。公用系统与各分流之间互相独立，其中任一流系统发生故障，不影响其它各流的生产。整个自动化控制系统采用基础级自动化控制系统，采用了两层控制结构：一层由PLC组成控制站，进行过程回路控制、电气设备的顺序与联锁控制，并进行生产工艺过程的数据采集等；另一层由计算机组成操作站，将PLC控制站收集的信息集中，使操作人员能实时监视控制生产工艺过程和设备运行状态，构成一个集中管理、分散控制的自动化系统。
硬件构成，公用系统及各分流的控制器选用ROCKWELL ControlLogix55M12，PLC主机架还包括Ethernet、DeviceNet通讯模块、数字量I/O模块、模拟量I/O模块。为减少线路敷设，本系统还采用远程I/O站，远程I/O站采用1794 FLEX I/O，与PLC主站之间采用了DeviceNet网络通讯。每个远程I/O站包含一个适配器、若干基座和若干I/O模块，每一个适配器最多可以支持8个基座，并且可以用一个FLEX电源或者任何其它兼容性电源为该远程I/O站供电。上位操作站、公用系统PLC与各分流PLC及触摸屏之间用以太网环网连接在一起。火切系统和出坯系统的操作采用PanelView触摸屏。信号正常情况下，火切系统和出坯系统自动控制，无需人员操作。信号异常时，台下操作工可通过PanelView触摸屏介入进行手动操作，完成铸坯切割及出坯操作。振动台、拉矫机等需要调速设备的传动采用Rockwell变频器1336PLUS-II, 可以很方便地采用DeviceNet网络方式与PLC之间相连，而无需通过硬线将它们与I/O模块连接。通过网络更有利于采集这些设备的运行信号，及时监控设备的运行。连铸机控制系统的系统结构如图8所示：
23
图8 连铸机控制系统结构示意图
软件系统：下位编程软件，下位控制站采用RSLogix 5000系列编程环境，该软件采用结构和数组的符号化编程，以及专用于顺序控制、运动控制、过程控制和传动控制场合的指令集，大大提高了编程和运行效率。PLC组成的控制站，根据连铸机操作指令和现场监测的信号完成各工艺设备或工艺过程的顺序、逻辑控制，进行工艺过程及设备状态的数据采集与整理。上位监控组态软件，上位操作站选用RSView32（带RSLINX），该软件是集成式、组件化的人机接口产品，上位机将PLC控制站收集的信息集中，产生实时数据文件、趋势文件、报警记录文件等，使操作人员能及时监视控制生产工艺过程和设备运行状态，构成一个集中管理、分散控制的自动化系统。上位机主要内容如下： 1、管理数据的输入、确认； 2、铸坯断面、钢种、配水等控制模型下载至PLC控制站； 3、监控主要设备、工艺数据画面，如连铸生产工艺流程图、各设备监视画面、生产工艺参数、二次冷却水控制画面、电磁搅拌控制画面等等；4、系统报警；5、事件记录；6、主要工艺数据实时、历时趋势显示、记录等。设备工程师站主要功能：对PLC控制站的应用软件进行编程、组态、生成和维护。
24
3.2.5 轧钢工艺中的控制系统
欧瑞变频器在高速线材线轧钢厂的应用，“高速线材机专用变频器”采用了Modbus通讯协议，可以与上位机控制系统直接通讯。适时的将轧钢电机的工作状态信息发送给“纵列式连续线材轧机控制系统”中的上位机。上位机再根据变频器反馈的数据及DCS采集的张力信号判断设备的工作状况（如是否有“拉钢”或“堆刚”现象）自动（或手动）调整轧钢机前后的轧钢张力和线速度；在抗大电流冲击方面“高速线材机专用变频器”一方面加大了过流容量，另一方面在滤波电路中加强了对脉冲尖峰的削峰幅值降低尖峰电流影响；在克服“拉钢”造成的直流母线电压突升方面采用了直流共母线技术，对变频器内部的电压突跳进行平抑；为满足轧机的对高轧制力矩的要求，变频器的输出力矩作了优化提升。“纵列式连续线材轧机控制系统”采用了工控机或商业PC做为上位机，实现人机对话。在系统的操作和调整方面，采用了系统自动调整和人工手动操作两个方案。在系统的组成方面由变频器直接和上位机通讯上传电动机的工作状态信息，接受上位机发送的指令；由DCS采集轧机的走钢张力与变频器传回的信息共同作为工控机自动调整轧机速度的数据依据；手动控制部分由PLC接受外围手动按钮发出的“启动”、“停机”、“升速”、“降速”指令，经隔离和逻辑组合排序后发往变频器。该系统可方便的在自动控制方式和手动控制方式之间转换，客户可根据需要和操作习惯进行选择。
4 典型对象控制系统设计
4.1高炉上料控制系统控制的设计
4.1.1概述
高炉上料系统的设计包括：(1)高炉炼铁生产工艺的设计(2)系统硬件设计（包括 PLC 部分设计和数字仪表的设计）(3)系统软件设计（包括 STEP 7 程序设计和界面 的设计和开发）。
高炉是一次点火昼夜不间断连续运行数年的炼铁设备，根据高炉型号的不同日产量可达千吨至万吨。如此之大的产量还需要有严格的质量要求，这就要求要
25
有精确的称量、配料、上料顺序和精湛的工艺作保障。以前高炉生产的各个环节都是由人工操作，生产效率低、质量差严重的制约了行业的发展。随着计算机技术的发展，工业自动化已是现代工业生产的标志，是行业突飞猛进发展的动力。
高炉自动化的目的主要保证高炉操作的4 个主要问题: 即正确的配料并以一定的顺序及时装入炉内;控制炉料均匀下降;调节料柱中炉料分布及保持与煤气流良好的接触:保持合理的热状态。现代高炉自动化主要是指仪表检测及控制系统、电气控制系统和过程及管理用的计算机。即高炉“三电”一体化。它在功能分配上又是分级式层次结构，高层次是过程控制级，低层次是基础自动化级。基础自动化级，主要进行电气自动控制和仪表自动控制，对工艺设备过程信息进行检测、显示、记录及数据基础处理，执行设备运转控制及工艺设备过程自调节，越限报警。过程控制级，主要完成生产优化控制、操作指导、数据处理和存储，与上级管理计算机及其他计算机之间的数据通信。如芬兰罗塔鲁基公司拉赫厂的高炉是60年代由前苏联设计和建造的，当时的各项指标都比较落后。而最近十几年来，这些高炉己经跻身于世界最先进高炉的行列。他们的经验主要有两条，一是提高烧结矿和焦炭的质量，二是建立了性能优良、工作可靠的计算机控制系统。现在，世界各国主要产钢国都采用了计算机控制高炉，其中水平最高的当属日本。
在高炉生产中，上料系统上下所设置的设备，是为高炉炼铁服务的。其所属的设备称为上料设备:包括主卷扬机、料车、探尺、炉顶布料装置等一系列设备。其生产过程构成上料系统。主要作用是保证及时、准确、稳定地将合格原料从贮矿槽送上高炉炉顶。钢厂的高炉上料卷扬系统是炼钢生产中的关键环节，主要作用是将炼铁所需的各种原料源源不断地送到高炉内，保证高炉炼铁的正常需要。
高炉上料系统是供高炉炉料的重要环节，其基本工艺参数是由高炉的冶炼需求确定的。为了满足冶炼要求，必须合理确定控制方案。控制方案不仅与设计和选用设备有关，而且直接影响高炉的操作条件。高炉冶炼过程是一个连续的、大规模的、高温生产过程。炉料(矿石、熔剂、焦炭)按照确定的比例通过上料设备分批地从炉顶装入炉内。只要使高炉吃饱、吃好、吃精料，这对高炉实现优质、高产、低耗，提高高炉冶炼水平具有十分重要的意义。
炼铁设备主要由三大部分组成：配料部分、中间斗部分、和高炉部分。以上都是在炼铁工艺的指导下按要求完成各自工作的。
26