连铸热送自动控制系统的设计及应用

2023-01-28

三安钢铁厂1#连铸机为四机四流方坯连铸机, 由于钢坯从切割定尺辊道经出坯辊道1和出坯辊道2到热送辊道的跨度短, 流数多, 且热送轧钢棒材的钢坯定尺12米。综合上述因素, 对连铸热送自动控制提出了两种方案: (1) 热送辊道一次只能进一根钢, 在进钢过程中如果有钢坯进入则出坯辊道2的活动挡板上升用于阻止其它流的钢坯进入。并钢机上的每组链条安装两个拨爪, 每次只能并一根钢坯至1流与轧钢棒材热送辊道对接。 (2) 热送辊道一次进四根钢, 同轧钢棒材热送辊道对接的1流钢坯有优先权。并钢机上的每组链条安装九个拨爪, 最多一次可以拨三根钢坯。并钢机每启动一次把离1流最近的钢坯拨至1流, 其余钢坯也作等距运动, 空出的位置可以继续进钢。在方案1的实施过程中, 发现当出坯辊道2上同时有三根钢时, 对活动挡板的冲击力很大, 现场曾出现钢坯把活动挡板压倒的现象, 还有就是不能达到完全自动控制, 需要人为的控制出坯辊道2的活动挡板 (因为检测信号安装于活动挡板后面) 。最为重要的是方案1严重影响钢坯的热送速度, 容易引起堵流事故。采用方案2, 实现了连铸热送的全自动控制, 缩短了钢坯运输时间, 加快了生产节奏, 为连铸连轧创造了有利的条件。目前方案2控制系统在1#连铸机热送中运行良好。

1 1#连铸机系统软硬件配置

1#连铸机整个生产工艺的自动控制系统中:硬件方面, 使用是西门子S7-400PLC, 共五套:其中包括四套浇铸系统和一套公用系统。系统软件为西门子STEP-7V5.1和WINCC 5.1监控画面。通讯方面:PLC与从站ET200M之间通过Profibus总线通讯, PLC与PLC、PLC与上位机之间采用以太网通讯。

2 1#连铸热送主要设备与电气参数

连铸热送设备主要由热送辊道和并钢机组成。热送辊道由8组长辊构成, 每组长辊由一个电机驱动。并钢机由一个电机通过减速机构驱动6组链条, 每组链条有153个链节, 按照拨爪与拨爪之间等间距的原则, 每隔17个链节距安装一个拨爪, 每组链条共安装9个拨爪。

设备电气参数:热送辊单台电机参数:额定转速:1420r/m, 额定频率:50HZ, 额定电压:380V;额定电流:9.2A, 额定功率:4KW, 功率因素:0.84;并钢机:额定转速:1465r/m, 额定频率:50HZ, 额定电压:380V, 额定电流:38.5A, 额定功率:18.5KW, 功率因素:0.8。

3 1#连铸机热送控制系统设计思路

3.1 出坯辊道1和出坯辊道2的控制方式由工频改为变频控制

3.2 热送辊运行时并钢机不能启动, 并刚机运行时热送辊不能启动, 两者互为联锁

3.3 热送控制方式分别设有:手动和自动两种方式

3.4 连铸热送自动控制方式

(1) 如果出坯辊道2后的1至4流活动挡板选择自动, 则1至4流活动挡板自动下降到位。

(2) 热送辊道在自动控制方式下只能前进不能退后。

(3) 任何一流在检测到有钢信号时, 热送辊立即启动运行。

(4) 4流、3流、2流检测到有钢到位信号, 1流辊道上没有钢坯同时没有检测到1流有钢信号, 热送辊相应的停止运行, 并且自动启动并钢机。

(5) 并钢机链条上的拨爪与拨爪之间只能放一根钢。

(6) 当并钢机在运行时, 如果任何1流检测到有钢信号, 出坯辊道1和出坯辊道2立即停止工作。

(7) 当并钢机在运行时, 检测到禁动并钢机信号, 连铸热送系统自动停止。

(8) 如果钢坯在1流出钢口停留时间超过1分钟要求发出声光报警, 同时连铸热送系统自动停止。

3.5 连铸热送手动控制方式

(1) 手动控制下, 可以单独启动热送辊和并钢机。并钢机只能正转, 热送辊则可以前进和后退。

(2) 热送辊上有钢则钢坯拨到1流就停, 无钢, 并钢机运行五步就停止。

4 1#连铸热送区现场检测信号

(1) 现场信号分配说明。

现场所有检测点需经过中间继电器中转才能接入PLC模块, 现场所有有钢信号检测和有钢到位信号检测均采用碰球, 一流允许热送位信号检测使用碰球, 并钢机原位信号检测使用接近开关, 出钢完毕和禁动并钢机信号检测使用热金属检测器。PLC程序数字量输入DI分配如表1。

(2) 热送区现场检测点分布 (如图1) 。

5 PLC程序简介

系统初始状态为:热送辊道与并钢机处于停止状态, 1至4流挡板自动下降到位。

(1) 热送辊控制。自动控制方式下, 如果是一流检测到有钢信号, 并且在热送1流钢坯期间都没有检测到任何1流有钢信号则在出钢完毕检测信号消失并延时5秒钟后, 热送辊自动停止运行。如果是2流、3流、4流检测有钢信号, 热送辊运行, 直到2流、3流、4流检测到有钢到位信号才能停止, 若检测到任何1流有钢信号或一流允许热送位信号, 则热送辊继续运转。

(2) 并钢机控制。根据现场拨爪的安装位置, 把热送辊道划为7个区间:四流、三流半、三流、二流半、二流、一流半和一流, 每个区间设置一个钢坯检测点信号用于判断该区间是否有钢坯, 同时为了准确定位和安全考虑, 在链条拨爪的初始位安装了两个接近开关, 即并钢机原位信号。程序设计拨爪每经过一次并钢机原位记为一步, 计算出4流、3流、2流钢坯各拨到1流要经过的区间和所需要的步数。

四流钢坯拨到一流所过区间及步数:四流至三流半、三流半至二流半、二流半至一流半、一流半至一流, 合计4步。

三流钢坯拨到一流所过区间及步数:三流至二流半、二流半至一流半、一流半至一流, 合计3步。

2流钢坯拨到1流所过区间及步数:二流半至一流半、一流半至一流, 合计2步。

通过上述逻辑和拨爪与拨爪之间只能放一根钢的原则, PLC程序利用区间钢坯检测点信号的有无来启停并钢机和判断该区间是否能进钢。例如四流、三流、二流热送辊道上同时有钢, 而一流热送辊道无钢即启动并钢机, 并钢机动作一次把二流的钢坯并到一流, 三流的钢坯并到一流半, 四流的钢坯并到二流半, 在热送一流钢坯到轧钢热送辊上时, 热送辊空出的位置可以继续进钢。