基于PROFIBUS的變頻器在連鑄切割機中的應用

濟鋼集團第三煉鋼廠是濟鋼集團“十五”期間的重點投資項目，引進的是國內(nèi)外一流的先進設備和自動化控制技術，其裝備達到國內(nèi)一流、國際先進水平。在轉(zhuǎn)爐、連鑄自動化控制體系中，根據(jù)現(xiàn)場總線的特點和系統(tǒng)的需要應用了多種總線（Profibus、ControlNet、Devicenet）構成的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS），這些總線控制系統(tǒng)給轉(zhuǎn)爐、連鑄系統(tǒng)提供了安全而可靠的解決方案。1#連鑄機是引進VAI（奧鋼聯(lián)）的板坯連鑄機，是目前我國技術最先進、自動化程度最高、配套設施最完善的連鑄機之一，其切割機系統(tǒng)選用的是基于PROFIBUS的MM440變頻器構成的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。

2連鑄機控制系統(tǒng)

濟鋼三煉鋼工程包括鐵水予處理，120t轉(zhuǎn)爐、LF/VD精煉及板坯連鑄機等多個項目，整個工廠的EIC三電自動化控制系統(tǒng)的配置達到世界先進水平。連鑄機系統(tǒng)做到三電自動化控制的一體化，包含過程控制級L2和基礎控制L1級和L0，同時也予留出與L3級的通訊接口及數(shù)據(jù)存放區(qū)，下面將三級系統(tǒng)分述如下。

3級（Lelvel3）:制訂全廠生產(chǎn)計劃,產(chǎn)品協(xié)調(diào)及產(chǎn)品跟蹤，L3系統(tǒng)涉及三煉鋼廠各生產(chǎn)工序和后部的中厚板車間，L3系統(tǒng)的實現(xiàn)需要各工藝單元,生產(chǎn)管理及調(diào)度部門結(jié)合工廠的實際情況來考慮，另立項目，統(tǒng)一協(xié)調(diào)。

2級（Lelvel2）：各工藝控制單元的計算機操作指導，特殊工藝過程的設定計算及工藝過程的數(shù)據(jù)收集。

1級（Level1）：實時控制級，根據(jù)操作指令，過程計算機的設定計算及現(xiàn)場元件的檢測信號，完成生產(chǎn)設備的邏輯順序控制和PID調(diào)節(jié)。

0級（Level0）：L0級主要是傳動設備本身的控制、I/O控制和管理。在現(xiàn)代化的控制系統(tǒng)中，AC/AC的傳動裝置（變頻裝置）由本身自帶CPU的數(shù)字裝置控制和監(jiān)視，并與L1級在網(wǎng)上進行數(shù)據(jù)通訊。

L0到L3級的自動化系統(tǒng)完成整個工廠的生產(chǎn)計劃，產(chǎn)品管理，工藝區(qū)接口協(xié)調(diào)、過程最佳化及設備控制，可實現(xiàn)整個工廠的生產(chǎn)自動化，參見圖1。

圖1連鑄機控制系統(tǒng)結(jié)構

3切割機控制系統(tǒng)

3.1切割機設備組成

1#連鑄機的切割機是從德國GEGA公司引進的整套設備，是火焰切割機，其主要作用是將鑄坯切割成定尺或倍尺長度，并可進行坯頭、坯尾及試樣切割。與引錠桿分離后的鑄坯按拉坯速度進入切割區(qū)，火焰切割機切掉300mm左右長度的切頭，掉入下部的切頭收集箱內(nèi)，切頭切割以后的鑄坯按要求的三倍尺長度切割。切割期間，靠夾持裝置，火焰切割機與鑄坯同步行走，鑄坯長度通過測量輥測量，切割自動進行，并且考慮二級自動化系統(tǒng)的長度優(yōu)化。切割機系統(tǒng)包括機械、能源介質(zhì)供應和控制、電氣儀表控制等自成系統(tǒng)配套的機電一體化裝置。切割機由以下設備組成：切割機支撐結(jié)構，切割機械設備，能源介質(zhì)供給控制，鑄坯長度測量裝置，電氣控制系統(tǒng)，熱防護裝置。

3.2切割機工藝過程

切割機工藝過程一般由坯頭切割、定尺切割、坯尾切割三個過程組成。最主要的定尺切割工藝過程如下：當測量輪計數(shù)接近定尺前500mm小車預下降，到位后雙槍同時往里移動，當邊探碰到鑄坯外殼時，預熱氧、預熱煤氣打開進行預熱，在這段時間內(nèi)切割槍是不動作的，當完全到達定尺后，小車下降到位（壓住鑄坯），同時打開切割氧進行切割，先以初始割速切割（正常割速的30％），切割50mm后以全速進行切割，雙槍在相距120mm相遇后，2＃槍關閉切割氧，停止切割并返回原始位，關閉所有介質(zhì)，由1＃槍繼續(xù)切割，多切過10mm后1＃槍也停止切割，關閉所有介質(zhì)返回原始位，同時小車上升大車后退返回原始位，等待下一個定尺。

3.3切割機控制系統(tǒng)

（1）切割機控制系統(tǒng)。切割機自動控制系統(tǒng)采用一臺西門子S7-300和一臺PCSsmart1200觸摸屏構成，通過工業(yè)以太網(wǎng)模塊和TCP/IP協(xié)議將PLC和L1級控制系統(tǒng)連接起來，通過Profibus-DP接口與MM440變頻器和PCS1200觸模屏通訊，見圖2所示。