Profibus现场总线在高效方坯连铸机控制系统中的应用

马钢第三炼钢厂高效方坯连铸机采用全弧型渐近矫直机型，连铸半径为8m，铸坯断面为140mm×140mm，定尺长度为16000mm，单炉浇注钢水量为65t，浇注时间为28min/炉，年产合格钢坯量70.93万吨，钢水收得率97%。

连铸机控制系统由基础自动化级和过程控制级组成，其中基础自动化级配备一套公用PLC、6套铸流PLC，分别对连铸机实施顺序和逻辑控制。控制系统采用了西门子S7-400系列PLC，下挂Profibus-DP网，并通过DP/PA链接器将总线仪控设备接入工业控制网络，真正实现了“集中管理，分散控制”的目的。同时，全数字化通信模式的抗干扰能力强、测量控制精确度高，借助数字双向传输的特点和先进的设备管理软件，可实现参数远程设定，采集丰富的仪表信息，有利设备故障诊断，改善管理状况。过程控制级由二级计算机构成，通过工业以太网与基础级的PLC相连，并依靠控制模型和数据库对一级控制系统实施指导、管理和跟踪。人机界面可显示运行图、棒图、趋势图、报警、设定等画面和图表，并进行系统的安全联锁和数据管理。

系统构成图

一系统组成

基础级采用7套S7-400PLC作为连铸机的控制器，其CPU类型是416-2DP，并带有通信功能，可与扩展单元的IM-153、IM-157通信卡以及变频器通过Profibus-DP控制网相联，其中扩展单元采用ET-200M和链接器（DP/PA）作为子站。控制软件为STEP7，并集成西门子过程设备管理软件PDM。控制级采用西门子工控机作为监控站，与PLC通过快速工业以太网（基于TCP/IP协议）连接，系统运行西门子公司基于WindowsNT4.0的WinCC软件。

1.硬件构成

系统构成如附图所示（因篇幅限制，图中仅给出了公用系统的配置，铸流部分与之类似）。

图中PC1、PC2、PC3分别为上位机监控站；PLC0至PLC6分别为公用系统控制站和一至六流的主PLC；6个ET200为电控系统的远程站，分别为MCC站、结晶器振动液压站、拉矫液压站、出坯和火切站、两个主控站；大包回转变频器、中间包行走变频器、移钢机变频器、U/V冷床变频器均通过Profibus-DP接口挂在DP总线上。DP/PA链接器为S7-400PLC的从站之一，同时又是现场总线仪控设备的PA主站，由网络部件耦合器实现所有Profibus-PA总线检测仪表与DP总线的链接，在传输更多检测、控制信息的同时亦可获取总线设备自诊断信息。

2.软件配置

操作站软件为WinCC（5.0SP1版）软件，网络平台为WindowsNT4.0，WinCC自带数据库，并提供监控画面和PLC组态工具。S7组态软件为STEP7（5.1SP），内嵌西门子过程设备管理软件PDM。

二连铸机主要的控制系统

1.钢水温度测量系统

经转炉炉外精炼处理后的合格钢水到达钢水接收跨，由起重机将钢包吊运到钢包回转台受包侧，回转180°过跨至浇注侧定位。然后由人工使用一次性快速S型热电偶测出钢水温度，并将温度信号同时传至PLC和大屏幕显示器。

工艺工程师根据钢水温度和所要浇注的钢种，通过HMI从二级系统历史数据库中调出相应钢种的浇注参数，并可根据需要进行参数调整。