2#連鑄機(jī)結(jié)晶器液壓振動(dòng)系統(tǒng)電氣控制概述

1、2#連鑄機(jī)結(jié)晶器液壓振動(dòng)系統(tǒng)電氣控制概述煉鋼廠：張曙光 摘要：本文主要介紹了結(jié)品器液壓振動(dòng)電氣控制的系統(tǒng)組成與控制方式，并且對(duì) 該系統(tǒng)投產(chǎn)以來(lái)發(fā)生的主要故障進(jìn)行了分析。關(guān)鍵字：液壓振動(dòng)；電氣控制；系統(tǒng)組態(tài)1、引言進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著連鑄機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，使得對(duì)連鑄機(jī)使用的高效 化與澆鑄的快速化有了更高的要求，導(dǎo)致了對(duì)板坯連鑄過(guò)程中采用的結(jié)品器振動(dòng) 方式的發(fā)展與變革。液壓技術(shù)的快速發(fā)展使得液壓振動(dòng)裝置不斷成熟，與傳統(tǒng)的 機(jī)械偏心輪式振動(dòng)臺(tái)相比，它具有無(wú)以倫比的優(yōu)勢(shì)。目前歐美、日本等許多國(guó)家 的大型連鑄機(jī)振動(dòng)臺(tái)都采用液壓振動(dòng)方式，我國(guó)許多鋼廠的連鑄機(jī)也都逐漸取替 了傳統(tǒng)的機(jī)械偏心輪式振動(dòng)臺(tái)。煉鋼

2、廠于2007年11月對(duì)2#連鑄機(jī)機(jī)械式結(jié)品 器振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行了改造，采用液壓振動(dòng)方式。目前液壓振動(dòng)臺(tái)運(yùn)行平穩(wěn)，本文主要 介紹液壓振動(dòng)系統(tǒng)中的電氣自動(dòng)化的組成與控制。2、系統(tǒng)介紹2#連鑄機(jī)液壓振動(dòng)臺(tái)自動(dòng)化控制系統(tǒng)由一套PLC(S7-400)與ET200M遠(yuǎn)程站 組成，并且有一套手提式離線檢修箱。人機(jī)交互監(jiān)控畫面在原有的HMI監(jiān)控系 統(tǒng)中增加。PLC控制柜在PLC室增加。電氣控制柜在MCC電氣室新增一組控 制柜。其中系統(tǒng)主PLC組態(tài)由圖1可知，PLC4控制柜由4P框架和4A框架組成，LC036液壓站遠(yuǎn)程操作箱(4R框架)布置在液壓站。它們之間采用PROFIBUS DP 通訊協(xié)議通訊，通過(guò)IM153進(jìn)行

3、擴(kuò)展.PLC4與鑄流PLC采用以太網(wǎng)通訊。PLC4控制柜LC036液壓站遠(yuǎn)程操作箱II III（4P 架）| I（4R框架）I接 SU13 接原有二期系統(tǒng)電 PROHBUS DP 氣室交換機(jī) 編程器圖1系統(tǒng)組態(tài)S7系列PLC的CPU具有高速的數(shù)據(jù)處理能力和邏輯運(yùn)算能力，而且擁有梯 形圖、語(yǔ)句表和流程圖三種編程語(yǔ)言和可視化窗口界面，易于使用，方便靈活。 所選用的模板類型如下：中央處理器(CPU)與通訊處理器S7-400中央處理器為CPU416，控制程序的執(zhí)行、運(yùn)算和儲(chǔ)存，通訊處理器 為CP443以太網(wǎng)處理器，用于網(wǎng)絡(luò)連接和數(shù)據(jù)通訊從而分擔(dān)CPU的通訊負(fù)擔(dān)， 通過(guò)CP443與鑄流PLC、監(jiān)控站進(jìn)行

4、通訊。輸入/輸出模板DI模板選用DC24x32, DO模板選用DC24Vx32, AI模板采用8點(diǎn)模擬量 輸入模塊，12BIT，24VDC。(3 )功能模板 FM438由于液壓振動(dòng)系統(tǒng)需要非常強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，需要快速響應(yīng)，并可執(zhí)行多任務(wù)。 因此選用SIEMENS的FM458CPU功能模板，F(xiàn)M458能夠完成高動(dòng)態(tài)響應(yīng)的開 環(huán)和閉環(huán)控制功能，它架構(gòu)于S7-400 4P框架內(nèi)，作為從節(jié)點(diǎn)，通過(guò)背板總線的 P總線和K總線與主CPU通訊。FM458CPU功能模板能夠完成的高水平的閉環(huán)位置控制。結(jié)合FM458的通訊模板EXM448、I/O模板EXM438還可以擴(kuò)展FM458的外部接口。FM458應(yīng)用模塊具有

5、下列特點(diǎn)：高性能：使用PM6 SIMADYN D CPU模塊的處理內(nèi)核；高速運(yùn)算：128MHZ,64位RISC浮點(diǎn)運(yùn)算處理器；執(zhí)行周期短：最快的循環(huán)時(shí)間是0.1ms，典型的是0.5ms；可以進(jìn)行錯(cuò)誤診斷：LE bus能夠保證FM458和它的擴(kuò)展模塊EXM438、 EXM438-1、EXM448之間快速的數(shù)據(jù)傳輸;P bus外圍I/O總線P總線是SIMATIC 并行的背板總線，主要為快速的I/O信號(hào)傳輸，每一個(gè)SIMATIC子框架有一個(gè)P 總線。 EXM438-1EXM438具有：8路增量型編碼器通道入口； 4路絕對(duì)值型編碼器通道入口 （SSI or EnDat）； 5路模擬量輸入通道；8路模擬

6、量輸出通道（12Bit）； 16路數(shù) 字量輸入，24V； 8路數(shù)字量輸出，24V； 8路LEDs，用戶可以根據(jù)要求配置； LE bus能夠保證FM458和它的擴(kuò)展模塊EXM438-1之間快速的數(shù)據(jù)傳輸。EXM438-1是FM458的直接I/O,控制系統(tǒng)的重要I/O點(diǎn)，諸如位置編碼器， 用于測(cè)量油缸動(dòng)作的位移量。壓力傳感器，用于測(cè)量油缸油腔的壓力。伺服閥放 大板，用于控制伺服閥。這些與控制密切相關(guān)的I/O點(diǎn)都能夠快速讀入，為FM458 的快速處理提供有力條件。3、系統(tǒng)工作原理概述結(jié)品器液壓振動(dòng)采用伺服液壓缸執(zhí)行驅(qū)動(dòng)的結(jié)品器振動(dòng)裝置。由伺服閥控制 液壓油的流向和流速推動(dòng)帶位置傳感器的伺服液壓缸做往

7、復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)控制結(jié)品器 的振動(dòng)。振動(dòng)裝置安裝在基礎(chǔ)框架上，它由左右對(duì)稱的兩個(gè)振動(dòng)單元組成，兩部 分可以互換。振動(dòng)裝置為帶位置傳感器及伺服閥的液壓缸，安裝于振動(dòng)臺(tái)下。結(jié) 品器液壓振動(dòng)可以在線調(diào)整振幅、振頻。根據(jù)工藝條件的要求任意改變振動(dòng)波形， 實(shí)現(xiàn)正弦或非正弦振動(dòng)。結(jié)品器液壓振動(dòng)由振動(dòng)臺(tái)架、液壓動(dòng)力單元（液壓站、 液壓管路等）、液壓控制單元（伺服閥、伺服液壓缸、位置傳感器等、電氣控制 系統(tǒng)（PLC、工控機(jī)、電氣柜等）、振動(dòng)控制軟件等組成。液壓振動(dòng)的動(dòng)力裝置液壓動(dòng)力站，它作為動(dòng)力源向液壓缸提供穩(wěn)定壓力和流 量的油液。振動(dòng)液壓站兩臺(tái)循環(huán)泵（一用一備），兩臺(tái)高壓泵（一用一備），可以在中控室HMI上集中手動(dòng)

8、、集中自動(dòng)控制。也可以在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)LC036液壓站遠(yuǎn)程操作箱進(jìn)行控制。其系統(tǒng)原理如下：圖2控制圖2#連鑄液壓振動(dòng)采用雙液壓缸式振動(dòng)裝置，每個(gè)液壓缸內(nèi)部安裝一臺(tái)位置傳 感器，用于實(shí)現(xiàn)位置反饋控制。PLC產(chǎn)生的控制信號(hào)進(jìn)入功放板，功放板驅(qū)動(dòng)伺 服閥進(jìn)行工作，液壓缸的反饋信號(hào)有位置編碼器產(chǎn)生的油缸位置信號(hào)，壓力傳感 器產(chǎn)生的壓力信號(hào)。如果兩液壓缸的位置偏差過(guò)大，PLC將進(jìn)行保護(hù)性停振。由 于系統(tǒng)采用了實(shí)時(shí)性非常強(qiáng)的，快速響應(yīng)，并可執(zhí)行多任務(wù)FM458CPU功能模 板，因此，位置編碼器反饋的信號(hào)經(jīng)過(guò)FM458的計(jì)算，產(chǎn)生的控制信號(hào)控制伺 服閥開口度，使液壓缸動(dòng)作的偏差控制在一定的范圍內(nèi)。振動(dòng)臺(tái)的振幅、頻

9、率、振動(dòng)方式可以由HMI畫面進(jìn)行設(shè)置。如圖3所示， 在“手動(dòng)設(shè)定”方式下，可以修改設(shè)定的振幅、振頻、非正弦系數(shù)。圖3振動(dòng)參數(shù)設(shè)定在系統(tǒng)維修時(shí)可以對(duì)振動(dòng)臺(tái)機(jī)械位置進(jìn)行離線設(shè)定，設(shè)定方式也由HMI進(jìn) 行設(shè)置，如圖4所示。圖4機(jī)械設(shè)置點(diǎn)擊“零點(diǎn)標(biāo)定”按鈕，可以對(duì)振動(dòng)單元位置標(biāo)定機(jī)械零位。點(diǎn)擊“向上”按鈕， 可以驅(qū)動(dòng)振動(dòng)單元向上運(yùn)動(dòng)，到位后，高位”燈亮。點(diǎn)擊“向下”按鈕，可以驅(qū)動(dòng)振 動(dòng)單元向下運(yùn)動(dòng)，到位后“低位”燈亮。點(diǎn)擊“偏移量位置”按鈕，可以驅(qū)動(dòng)振動(dòng)單 元向?qū)χ形贿\(yùn)動(dòng)，到位后“對(duì)中位”燈亮。4、故障分析2#連鑄液壓振動(dòng)投產(chǎn)一年多以來(lái)，發(fā)生故障最多的就是位置傳感器故障，由 于位置傳感器處于高溫、高濕

10、環(huán)境，在這樣惡劣的環(huán)境當(dāng)中，如果冷卻不良，傳 感器可能損壞，插頭也容易進(jìn)水蒸汽使插針短路，這時(shí)傳感器系統(tǒng)可能失控，控 制系統(tǒng)執(zhí)行保護(hù)性停機(jī)，此時(shí)位置傳感器產(chǎn)生紊亂信號(hào)。圖5所示為傳感器故障 時(shí)產(chǎn)生的紊亂信號(hào)。圖5傳感器故障時(shí)產(chǎn)生的紊亂信號(hào)這一故障產(chǎn)生的原因目前已經(jīng)找到，主要是高溫水蒸氣進(jìn)入傳感器插頭，使 插針短路造成。解決方法是在傳感器插頭位置使用鋼板做防護(hù)罩，用玻璃膠密封， 并采用氮?dú)獯祾?。該方法采用半年多?lái)，位置傳感器還未出現(xiàn)過(guò)故障停機(jī)。5、結(jié)束語(yǔ)連鑄結(jié)品器液壓振動(dòng)，是大幅度改善鑄坯表面質(zhì)量，提高產(chǎn)量的重要手段。 2#連鑄液壓振動(dòng)臺(tái)投產(chǎn)以來(lái)，系統(tǒng)出現(xiàn)的故障率低，系統(tǒng)控制可靠性高，使用方 便，維護(hù)簡(jiǎn)單，減小了維護(hù)人員的工作量。2#連鑄液