PLC在连铸机结晶器液位控制中的应用

第37卷第4期 齐 齐 哈 尔 大 学 学 报（自然科学版） Vol.37,No.4 2021年7月 Journal of Qiqihar University(Natural Science Edition) July,2021基于S7-300 PLC的结晶器液位控制系统设计缸明义1，宁平华1，潘小波1，唐开元2,3（1.马鞍山职业技术学院 电气工程系，安徽 马鞍山 243031；2.中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司，安徽 马鞍山 243000；3.金属矿山安全与健康国家重点实验室，安徽 马鞍山 243000）摘要：针对连铸机的结晶液位采用拉速控制导致控制过程不稳定，影响铸坯质量的问题，提出了一种结晶器塞棒式流量控制方案，并进行了软硬件设计。

采用西门子S7系列的PLC完成了液位的PID闭环控制，并增加了自动开浇功能，完全实现系统的自动控制，提高生产效率和铸坯质量。

关键词：连铸；结晶器液位控制；PID中图分类号：TF341.6;TP273 文献标志码：A 文章编号：1007-984X(2021)04-0010-06连铸指的是通过连铸机来浇注钢液，并且进行冷凝以及后续的切割，由此得到铸坯。

所以连铸工艺的运行会影响整个炼钢生产过程，同时还将极大地影响到成材率及最终质量。

对于钢铁工业领域来说，连铸的作用是不可或缺的，所以目前也非常重视其模型构建以及工艺控制过程等的研究[1]。

其中，尤为值得关注的就是如何准确地检测结晶器中的液位并且予以合理控制的问题，因为如果液位发生波动，将会有保护渣被卷进液态钢里，由此对最终的铸坯质量造成影响，严重时还有可能发生钢液漏出或是溢出的现象[2-3]。

本文对此进行软硬件设计，采用流量控制法中的塞棒控制，在液位的调节过程中将拉速作为扰动，根据实际需要改变塞棒的开度，使结晶器液位稳定在给定值，很好地解决了控制系统不稳定的突出问题。

1 结晶器的工作原理由该部件之后，将会得以迅速且均匀的降温冷却，由此就有一个初生坯壳得以形成，它通常有较好的表面质量以及均匀的厚度，确保整个连铸过程得以完成。

结 晶 器 液 面 自 动 控 制 系 统【摘要】:结晶器液面控制系统的应用，极大的降低了工人的劳动强度提高了生产效率，对改善铸坯表面质量起到了很大的作用。

本文结合我厂引进奥钢联结晶器液面控制系统的特点及现场使用情况将从系统的构成原理、检测方式、程序功能等方面作详细的论述。

关键词 PLC 可编程控制器 PID 调节 闪烁计数器 放射源一、前言钢水浇入到结晶器里,为了防止钢水溢出,钢水液面必须低于结晶器上口约70mm －100mm ，在浇注过程中，钢水面波动太大，会卷入渣子，在铸坯表面形成皮下夹渣，影响铸坯质量，经验指出，钢液面波动在±10mm 时，就可以避免产生皮下夹渣。

结晶器内钢液面的稳定性决定于中包浇入到结晶内的钢水量和从结晶器内拉出的铸坯量的平衡如果拉速一定时，结晶器钢液面升高，中包水口可关小些，钢液面降低，中包水口就可开大一些。

连铸机结晶器钢水液面自动控制是实现连铸设备自动化的关键环节，它测量结晶器内钢水液面的高度，通过液面调节系统输出随液面高度线性变化的电压及电流模拟量，来自动控制塞棒的进程，使结晶器内的钢水表面稳定地保持在预定的高度上，达到提高连铸机作业率的目的。

二、系统构成及工作原理１．结晶器内钢液面的测定我厂是采用Co-60控制系统，此系统包括辐射强度记数器，棒状Co-60放射源，及附属测量系统（如图１）。

Co-60放射源放置在结晶器的水冷套内上部某一点处，而此点应该恰是结晶器内钢液弯月面的高度。

Co-60所放射出的Υ射线在被钢、铅屏蔽时，辐射量要减少，利用这一性质，当Co-60放射源穿过钢水时，其放射强度要衰减。

放在结晶器对侧的计数器，记录了单位时间内穿过钢水的辐射粒子的数量，并计算出辐射强度的减少数量。

当钢水面高于控制上限时，则辐射强度减少量最大，这时辐射强度减少量就被转化成电信号，传给塞棒系统减少钢水流量，使钢液面下降至控制范围内。

同样，当钢液面下降至控制下限以下时，则辐射强度减小量最小，控制系统把该减少量转换成电信号，传给塞棒控制系统，增大钢水流量，使钢液面上升至控制范围内。

板坯连铸系统中PLC控制功能与技术实现论文大全第一篇：板坯连铸系统中PLC控制功能与技术实现论文大全板坯连铸系统简介以板坯连铸机生产工艺的特点为分级依据，可以把板坯连铸系统分为基础自动化系统以及过程控制计算机系统两级系统，其中一级为自动化系统，是运行基础；二级带有部分管理功能。

基础自动化系统是一套完整的电/仪一体化系统，在系统运行中起着非常重要的作用，它能够完成各工艺装置的顺序控制以及相关操作，可以对工艺参数进行设置，还可以对工艺参数与设备状态进行显示与预警，对工艺流程进行监控。

另外，其还有通信功能。

过程控制计算机系统有质量跟踪、参数设定以及铸机的模型计算的功能。

除此之外，对于网络的相关配置问题，通过PLC 与上位机之间的信息转换与以太网相连接，利用TCP/IP 协议完成数据转换。

板坯连铸系统中 PLC 控制功能说明2.1 大包回转台及中间罐车控制一方面，对装有合格钢水的钢水包，一般要通过行车的吊运运至大包回转台的钢包臂上，此时包臂会运转到浇注位置等待浇铸。

另一方面，提前预热好的中间罐通过中间罐车运送至结晶器的上方，此时中间罐会下降以完成对中就位；在准备工作完成后，钢水罐开始下降，到达指定位置后就要手动开启滑动水口，随之钢水就会通过长水口流入中间罐，等到中间罐内的钢水质量达到指定要求后就需要人工开启中间罐塞棒，这时钢水就会通过侵入式水口流入结晶器内，从而完成这一工序。

2.2 送引锭、脱引锭控制（1）送引锭：当送引锭指令发出后，引锭杆存放小车会向下反转运行，当引锭杆到达切割后辊道位置时四个对中缸将开始进行对中，随之切割前、切割下、切割后辊道自动运行，将引锭杆送至水平扇形段内。

当引锭杆尾部离开 2# 光电管时，切割后辊道就会停止运行，当其到达 1# 光电管时，切割下及切割前辊道就会停止运行，随之辊道就会以 5 米/分的速度在扇形段内运行，与此同时解码器也开始对其进行跟踪记录，最后将引锭杆送入结晶器下口。

本科生毕业设计任务书
(工科及部分理科专业使用)
题目：基于S7-200PLC的连铸结晶器液位控制系统题目来源：□省部级以上□校级■横向□自选
题目性质：□理论研究□应用与理论研究■实际应用研究
学院：环化学院系：过程装备与测控工程
专业班级：测控技术与仪器
学生姓名：学号
起讫日期：
指导教师：张宇职称：讲师
指导教师所在单位：环化学院
学院审核（签名）：
审核日期：
二0 一三年制
说明
1.毕业设计任务书由指导教师填写，并经专业学科组审定，下达到
学生。

2.进度表由学生填写，每两周交指导教师签署审查意见，并作为毕
业设计工作检查的主要依据。

3.学生根据指导教师下达的任务书独立完成开题报告，3周内提交给
指导教师批阅。

4.本任务书在毕业设计完成后，与论文一起交指导教师，作为论文
评阅和毕业设计答辩的主要档案资料，是学士学位论文成册的主要内容之一。

冶金连铸电气中PLC控制系统设计分析近年来，我国的冶金行业得到了较为快速的发展。

对于冶金行业而言，要想在目前愈发激烈的市场竞争环境中获得更好的发展，就需要做好自身生产效率的提升。

自动化控制技术的出现为冶金行业的工作开展带来了好的机遇，在本文中，将以西门子公司S7系列的PLC为例，对PLC在连铸控制系统中的应用进行一定的研究。

1冶金连铸PLC自动控制系统的程序设计冶金连铸的自动化控制系统是采用分散控制方式进行控制。

PLC是可编程逻辑控制器，在工业控制系统中得到了广泛的应用。

在冶金连铸自动控制系统中，主要包括以下几个方面的功能：1.1监控站操作系统在连铸操作室中，一般具有两台操作站，两者具有相同的工作内容，在实际操作中处于相互备用的状态。

在CRT监控中，主要通过基础自动化系统的应用对其功能进行实现，且能够在不受到时间因素影响的同时对机组状况、能源介质以及设备运行等情况实现随时的掌握，且能够通过键盘鼠标等设备的应用实现程序的操作。

1.2二冷水系统PID调节在冶金连铸的过程中，需要对氩气流量以及水流量等进行控制，并且对这些因素的控制要求非常高，尤其是水流量的流速、以及氩气流量的流速等，要求需要保持稳定的数值。

在冶金连铸PLC自动控制系统的程序设计中，采用西门子PLC来代替智能仪表。

PID调节中使用FB41，可以通过模拟PID调节系统的控制面板来进行控制调节，可以实现PID调节中的手电调节和自动调节的切换，只需要手动输入PID参数，就可以进行系统的自动化控制了。

1.3拉矫自动控制系统铸机拉速调节方面，主要通过铸机综合本地控制箱实现控制，通过持续方式的应用将信号对PLC的模拟量模板进行发送，而当模板在完成模拟量信号接收之后，则可能通过通讯网络的应用对变频器输出拉速实现控制。

同时，其通过制造工艺以及模拟量信号的应用进行快速计算，对同拉速具有良好匹配特征的振动参数进行计算，使用通讯网络将相关参数对电机的变频装置进行发送，以此在使振频同拉速间的匹配进行实现，进而对铸坯过程中拉矫电机的负荷量进行降低。

PLC在冶金连铸电气控制系统中的应用摘要：随着冶金行业的飞速发展，导致市场竞争加剧。

对冶金行业而言，为了在激烈的市场竞争环境中获得更好的发展，就需要不断提升生产质量与生产效率。

而PLC技术在冶金行业中的应用，就为冶金行业生产的企业发展带来了良好的机遇。

关键词：PLC；冶金连铸；电气控制系统引言在我国经济发展过程中，金属冶炼行业是一项非常关键的工业，冶金行业的生产效率直接影响着我国经济发展效率。

在具体落实经济发展工作的过程中，金属制品逐渐被应用于建筑、船舶制造以及其他一些大型工程之中。

就冶金连铸技术而言，该项技术能够有效缩短金属制品的制作时间，但是，以往的冶金连铸金属借助的是人工操作，效率低下。

本文就PLC在冶金连铸电气控制系统中的应用展开探讨，以期为相关工作起到参考作用。

1PLC技术配置及优势1.1配置PLC控制系统由2套PLC柜体、2台控制站、1台工程师站和1台网络打印机组成其硬件配置，设置2台控制站是防止紧急情况控制失灵，保证系统的可靠性。

冶金自动化生产的主机和辅助机器上运用了两套控制站，容错以太网接口模块、S7-400控制处理器、电源模块、冗余模块、I/O模块等构成其主要组成部分。

而IntelCPU2.8GHZ是2台控制站和1台工程师站的主要配置，运用的是WindowsXPsp3操作系统和19LCD显示器，具有4GBRAM的存储容量。

而其软件配置包括控制站的编程软件STEP7V5.5SP2、2台控制站FIX6.15运行版的监控软件、1台FIX6.15开发版的工程师站监控软件。

1.2优势1.2.1自动化程度高自动化程度高，也是PLC应用在冶金连铸电气控制系统改造工作中的一个主要优势，由于PLC属于逻辑控制，所有的指令都是根据是否满足所有条件而选择触发的，当液态钢加工完毕之后，系统就会触发蜗杆，将液态钢导入到连铸工作区，当连铸工作区的传感器感应到钢水到位之后，就会出发相应的机械设备动作，然后在加工完成之后，将加工成型的钢铁制品导出生产流水线，整个生产过程节省了大量的人力资源，而且有效的提高了整个生产流水线的工作效率，以及实际生产钢铁制品的产品质量，能够确保统一型号钢材的生产误差不超过1%。

PLC在连铸电磁搅拌中的应用摘要：文中阐述了电磁搅拌对铸坯质量的影响，分析了电磁搅拌装置的控制系统构成和控制原理及信号保护环节。

并从系统的通信网络构成阐述了电磁搅拌模型及其操作方式。

关键词：电磁搅拌控制原理搅拌模型1.概述我公司的3#连铸机为全套引进意大利DANIELI公司机型和设备，该机为4机4流、弧型弯曲半径8m，产品为40G、20MnSi45#、60SiMn，产品规格为150×150mm、切长10m，拉速0.5—6m/min，正常拉速为2.2m/min，年产量为34.2万吨。

该机采用了结晶器电磁搅拌、结晶器液面自动控制、冷却水自动控制等一系列先进技术，其控制系统由六套S5—135UPLC一级控制，两台Siemens SICOPY32R 兼容机MMI，实现连铸生产的铸坯质量跟踪、二冷水参数计算、设备管理、钢种分析及全过程自动控制。

系统采用6块CP143模块，通过8入2出以太网连接器，经TRANCEIVER收发器与MMI及二级连接。

连铸结晶器电磁搅拌（EMS）作为提高连铸坯质量的一种有效手段，在现代化连铸机中被广泛采用，由于结晶器内部采用旋转磁场，使得钢液在水平方向上旋转，通过钢液旋转把较轻的氧化物夹杂和气泡与较重的钢液分离，并促其上浮；其次，提高了连铸内部质量，通过搅拌使得钢液在凝固过程中产生强制流动，钢液过热度快速降低，从而扩大生产重轨及较硬线等高碳钢是极为重要的。

在系统运行中磁感应强度在0.02—0.03T时开始出现效果，0.04T以上效果更好，但太大会出现负偏析（白亮带），因此最大磁感应强度应控制在0.08以下，搅拌频率一般在10Kz以下，通常为2Kz。

2.电磁搅拌控制系统2.1.系统构成电磁搅拌器电流为三相正弦交流电，在相位上互差1200，其主接线图如图1所示；系统有断路器、变流器、输出接触器和漏电流检测装置及APC控制器、PLC等构成。

2.2.控制原理搅拌频率给定和电流给定经控制器运算后，传输至变流器的通信模块，变流器中具有电流调节器和无环流逻辑控制器，根据控制器的给定信号，变流器输出电流产生磁场。

SIEMENS S7 400 PLC 在天铁集团炼钢厂连铸机自控系统中的应用王巍天铁集团炼钢厂计算机中心关键词：PLC 、ET200M、WinCC、STEP 7、MPI、PROFIBUS DP、工业以太网、变频器我厂小方坯连铸机在自动化控制系统中，以及网络控制中存在以下几个特点和功能：1、实现拉矫机与结晶器连锁控制，闭环调节。

2、改善二冷水配水调节。

3、网络控制（实现利用PROFIBUS网络控制拉矫机变频器和结晶器变频器的连锁运行，利用MPI来实现3台PLC之间的通讯实现数据共享，利用工业以太网来实现WinCC操作站与PLC设备的连接实现数据交换与共享。

4、对重要数据要进行实时监控记录，生成报表以便查询5、上位机操作站具备调整设备运行参数（火焰切割机、拉矫机、结晶器、输坯辊道等设备参数和下配水表规程）的功能，参与过程控制。

具体特点和功能说明：我厂小方坯连铸机自控部分是由SIEMENS S7 400 PLC设备3套、SIEMENS ET 200M 远程站5个、WinCC上位机操作站一台、EMERSON TD 3000 变频器16台、EMERSON TDS-PA01适配器16个、SIEMENS OSM 光纤收发器一个等设备组成。

来组成连铸机的自控系统。

具体见图一所示：（图二）（图一）一、实现拉矫机与结晶器连锁控制，闭环调节。

拉矫机是采用直传多点矫正渐进式拉矫机。

实现拉矫机与结晶器闭环控制调节主要设备为：SIEMENS S7 400 PLC设备、EMERSON TD3000 变频器、EMERSON TDS-PA01适配器。

其控制方法为：如（图 一）所示拉矫机变频器、结晶器变频器通过PROFIBUS DP 网络与SIEMENS S7 400（CPU 414－2DP ）连接组成网络，实现拉矫机与结晶器联锁控制。

我厂连铸机为6米弧4 流小方坯连铸机，每台拉矫机带有M1、M2、M3三个主动辊其半径相等，而三台主动辊的输出转速各不相同。

PLC在钢铁冶金企业电气自动化控制中的应用PLC（可编程逻辑控制器）在钢铁冶金企业的电气自动化控制中具有广泛的应用。

下面将从生产过程控制、设备控制和数据采集与监控三个方面详细介绍。

一、生产过程控制钢铁冶金企业的生产过程包括原料准备、炼钢、炼铁、连铸等多个环节，其中每个环节都需要进行复杂的控制。

PLC可以通过编程实现对各个环节的控制，提高生产效率和产品质量。

1. 原料准备控制PLC可以控制原料的输送、称重、混合等过程。

通过传感器获取原料的重量和浓度等参数，然后根据设定的配比要求进行控制，确保原料的准确投入和混合。

2. 炼钢过程控制炼钢是钢铁生产的核心环节，PLC可以实现对炉温、炉压、加料、排气等参数的控制。

根据炉内的温度和压力等实时数据，PLC可以自动调节燃料的供给和氧气的流量，保证炉内的温度和压力稳定在设定值范围内。

4. 连铸过程控制连铸是将熔融的钢水注入到结晶器中，通过结晶器冷却成为连续铸坯的过程。

PLC可以实现对连铸机的控制，包括结晶器的温度、结晶器的冷却水流量、浇注速度等参数的控制。

通过实时监测，PLC可以及时调整结晶器的温度、冷却水的流量等，保证铸坯的质量和尺寸。

二、设备控制钢铁冶金企业的生产过程中使用的设备很多，如高炉、轧机、煤气发生炉等，这些设备的运行状态需要进行监控和控制。

PLC通过与设备连接，可以实现对设备的远程控制、故障诊断和保护等功能。

1. 远程控制PLC可以通过与设备的连接，实现对设备的远程启停和操作。

操作人员可以通过触摸屏或计算机对设备进行控制，提高了操作的便利性和安全性。

2. 故障诊断PLC可以实时监测设备的状态信息，一旦发现设备故障，可以通过警报或报警灯等方式及时通知操作人员，并记录故障信息。

通过对故障信息的分析，可以快速找出故障原因，减少停机时间。

3. 保护控制PLC可以通过与传感器连接，实时监测设备的工作状态，如电流、温度、压力等参数。

当设备发生异常时，PLC可以及时进行保护控制，如停机、断电等，保护设备免受损坏。

PLC在冶金工业中的应用案例PLC（可编程逻辑控制器）是一种广泛应用于工业自动化的电子设备。

它以其高效、灵活和可靠的特性，成为冶金工业中的重要工具。

本文将介绍PLC在冶金工业中的应用案例，探讨其如何提高生产效率和质量。

一、高炉控制系统高炉是冶金工业中最重要的设备之一，主要用于炼铁过程。

PLC在高炉控制系统中扮演着关键角色。

通过PLC，可以实现高炉内各设备的自动化控制，包括供料系统、风温系统和排放系统等。

PLC可以根据温度、压力和流量等参数，精确调配供料和风量，以实现最佳的炉况控制。

同时，PLC还能实时监控各个设备的运行状态，及时发现问题并采取预防措施，提高生产安全性和可靠性。

二、连铸机控制系统连铸机是冶金工业中常用的浇注设备，用于将熔化的金属注入到连续流动的结晶器中，制造连续坯料。

PLC在连铸机控制系统中发挥着重要作用。

通过PLC的逻辑控制，可以精确控制铸流速度、结晶器温度和结晶器水量等参数，以确保坯料质量和生产效率。

此外，PLC还可实现连铸机各个组件的自动同步控制，避免设备之间的冲突和故障，提升生产稳定性和一致性。

三、轧机控制系统轧机是冶金工业中用于将金属坯料轧制成板材或线材的设备。

PLC广泛应用于轧机控制系统中，实现轧机的自动化操作和控制。

通过PLC，可以实时监测和调整轧机的压力、速度和张力等参数，以确保产品尺寸和表面质量的一致性。

此外，PLC还能自动检测轧机轧辊的磨损程度，并根据需要进行自动调整，延长轧辊寿命，降低维护成本。

四、冶炼过程控制系统冶炼过程是冶金工业中的核心环节，PLC在冶炼过程控制系统中发挥着至关重要的作用。

通过PLC，可以实时监控和调控冶炼过程中的温度、压力和化学成分等参数，确保炉内条件的稳定和产品质量的一致性。

此外，PLC还可以与其他设备和系统进行联动控制，如喷吹系统、加料系统和废气处理系统等，实现全面的工艺控制和能源优化。

总结：PLC在冶金工业中的应用案例举不胜举，从高炉控制系统到冶炼过程控制系统，从连铸机到轧机控制系统，它为冶金工业的自动化生产和质量改进提供了强有力的支持。