最火邢钢1方坯连铸机的冷却水控制系统设计与实箱包织带插秧机双肩包组装散热风扇We

邢钢1#方坯连铸机的冷却水控制系统设计与实践

摘电极要：介绍了邢钢1#方坯连铸机的冷却水控制系统的硬件组成、控制系统的配置以及控制策略和控制功能。对生产合格的连铸坯起到了重要作用。

关键词：连铸 冷却水 自动控制

1.概述

连铸是一个多变量、非线性、大滞后、具有较强耦合作用的复杂生产过程。在连铸过程中，铸坯的冷却凝固受控于与拉速有关的热传递变化，铸坯冷却过程由一冷控制和二冷控制两部分构成；一冷就是结晶器冷却，其中二冷分成多个冷却区，每个冷却区包括多个冷却回路。各回路的喷水控制，要根据拉坯速度、钢水过热度、钢种以及冷却水温度等工艺参数来决定各冷却回路的喷水量。本文着重本文介绍河北邢钢1#方坯连铸机冷却水控制系统的设计与实践。

2.控制系统的硬件设计

河北邢钢1#方坯连铸机是3机3流连铸机。冷却水控制系统配置3套SIEMENSS PLC系统，对没流的冷却水进行单独控制。PLC系统，包括CPU模块、电源模块以及相应的输入、输出模块，CPU采用西门子S系列CPU。每流的冷却水PLC系统包括主站、3个从站、现场总线和高速工业以太。现场总线络上共挂有3个从站，为：4.5米平台1#远程I/O从站、4.5米平台2#远程I/O从站，10米平台3#远程I/O从站；主站的高速工业以太接入HMI人机界面系统的高速工业以太，实现数据通讯。各从站控制柜安装在冷却水配水间附近，以节约电缆，实现低成本自动化。

3.软件配置及控制软件算法

3.1系统软件配置

计算机操作系统采用WindowsXP中文操作系统。PLC控制系统开发软件采用西门子Step7V5.4编程软件。基础自动化的HMI监控系统开发采用西门子Wincc6.2开发版、运行版软件，Wincc6.2服务器及冗余选件。

3.2冷却水控制软件典型算法

首先提出程序模块化设计，将不同功能模块设计成小耦合度功能块FB，由相应的程序多次调用，使程序执行出错率降低，提高程序可靠性；同时提高程序的可维修性，延长了程序生命周期。

3.2.1插值算法

在二冷水表处理方式上采用插值算法：假定区间[a，b］上的实值函数f（x）在该区间上n＋1个互不相同点x0，x1……xn处的值是f[x0］，……f（xn），估算f（x）在[a，b］中某点的值。利用一功能块完成多张水表检索。

3.2.2平滑PID算法

PID调节规律是连续系统动态品质校正的一种有效方法，按偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）进行控制的PID控制器控制参数相互独立，参数的选定简单有效等优点；在连铸冷却水多种控制方式切换上采用PID设定值自动跟踪测量值的平滑过渡，从而系统达到无扰切换，控制平稳过渡。

4.控制功能

冷却水PLC系统的功能是完成连铸机每流过程参数的设定和调节、参数和设备状态的监视、报警显示等。每流冷却水系统包括：结晶器冷却水、二冷水、设备闭路冷却水、设备开路水和切割粒化水。

4.1结晶器冷却水控制

结晶器冷却水量主要是考虑防止漏钢和减少铸坯表面缺陷。水量过大，铸坯会产生裂纹；水量过小，冷却能力不够，会使坯壳太薄造成拉漏。结晶器内水流速必须保证把铜壁的热量带走，避免热积累而使铜壁温度升高。如果铜壁温度超过100℃，就会有水的沸腾，铜板表面覆盖水气泡，并有水垢沉积，恶化结晶器传热。

从结晶器下部进水管进入的水，以高速流过结晶器周围，把热量带走，从上部水管流出。进出水温度差一般为4～8℃，每个结晶器有宽面回水流量调节阀生物相容可降解材料是医疗市场热门;材料的功能性将愈来愈遭到重视;新的医用3D打印原材料也将成为开发的热门和窄面回水流量调节阀。每个回路的流量调节由冷却PLC控制。结晶器冷却水检测包括出入结晶器的温度（温差）、压力、流量测量以及阀位检测。

回路控制方式如下：

1）结晶器冷却水控制方式分手动和自动两种方式，在HMI画面上选择。

2）手动方式下，PLC根据HMI上的调节阀设定开度值直接控制。

3）自动方式下，PLC根据控制系统的设定流量值进行调节回路控制。

4）手动关闭。铸机在维护模式下，在HMI画面上操作，可手动打开或关闭进水切断阀和回水切断阀。

5）最小流量设定控制。不论手动或自动方式，调节阀的流量设定点都不能低于最小流量设定值。

4.2二冷水控制

二冷水的控制对铸坯均匀冷却，提高铸坯表面质量，减少温降,实现热送起着至关重要的作用。二冷水调试质量将直接影响系统控制精度,进而影响铸坯的质量。

1#方坯连铸机二冷水分为5区，每区有宽面和窄面两个流量调节阀，共10个二冷水流量调节由国家发改委、商务部、工息部、科术部、中国科学院、中国工程院、中国国际贸易增进委员会和上海市人民政府共同主办、中国机械工业联合会协办、上海东浩国际服务贸易(团体)有限公司、上海工业商务展览有限公司、国皓会展(上海)有限公司履行承办的”2016第2届中国国际汽车轻量化材料与技术展览会“阀。每个回路的流量调节由冷却PLC控制。二冷水检测包括二冷水温度、压力、流量测量、二冷气压力测量以及阀位检测。二冷水控制方式包括L2、L1、操作员等自动方式。

二冷回路控制方式为：

1）二冷水控制方式分手动和自动两种方式，在HMI画面上选择。

2）手动开度控制。在HMI画面上，选中HMI画面方式后，在HMI画面上可设定调节阀开度，PLC按设定值直接控制调节阀的开度，实现开环控制。

3）自动流量控制。在HMI画面上，选中自动方式后，完成流量闭环调节控制功能。闭环回路通过调节调节阀的开度，使实际流量值与流量设定值保持一致。自动流量控制有三种模式：2级二冷动态模型（L2），1级水表（L1）和操作员设定（OP）。

- 在L2模式下，各区调节阀的流量设定值由2级计算机提供。

- 在L1模式下，各区调节阀的流量设定值由1级PLC根据1级水表和实际拉速计算得出，在HMI画面上可设定10个水表。

- 在OP模式下，各区调节阀的流量设定值由操作员在HMI画面上手动输入。

4.3气雾冷却的空气调节控制

二冷气水混合冷却具有水流密度大、水滴雾化程度好、冷却面积大、铸坯表面温度波动范围小、冷却水用量少等优势，所以气雾混合水压动能控制十分必要。节能灯

气雾冷却空气作用于二冷系统的区，每区有宽面和窄面两个压力调节阀，共8个气雾冷却空气压力调节阀。各空气回路，配置空气压力检测。二冷空气控制方式包括L1级气表、操作员和手动方式。

二冷空气控制方式如下：

1）二冷气控制方式分手动和自动两种方式，在HMI画面上选择。

2）手动开度控制。在HMI画面上，选中HMI画面方式后，在HMI画面上可设定调节阀开度，PLC按设定值直接控制调要知道性能再出色的疲劳实验机节阀的开度，实现开环控制。

3）自动压力控制。在HMI画面上，选中自动方式后，实现压力闭环调节控制功能。闭环控制回路通过调节调节阀的开度，使实际污水泵压力与压力设定值保持一致。自动压力控制有两种模式：1级PLC（L1）设定和操作员设定（OP）。

- 在L1设定模式下，压力设定值根据气表和相应冷却水实际水量计算得出。

- 在OP模式下，压力设定值由操作人员在HMI画面输入。

4.4设备闭路冷却水控制

设备闭路水冷却设备包括4、冷却器：采取风冷的冷却器的积垢要定期清算;采取水冷的要定期视察冷却铜管有无破裂漏水的现象;:扇形段的辊道和框架冷却，拉矫单元的辊道和框架冷却蒸炒锅，切割机冷却水。各回路冷却水回水流量由流量开关的监测，并由手阀进行调节。对各回路冷却水回水水温检测进行监测，并在HMI上显示流量低报警和温度高报警。

4.5设备开路冷却水控制

设备开路冷却水即设备外部冷却水，出坯区辊道外部冷却水的流量采用手阀调节。其水量采用流量开关进行流量监测。

5.结束语

邢钢1#方坯连铸机冷却水控制系统于2011年5月投入生产,至今系统运行良好,自动投运率达100%。铸坯的各项性能指标达到生产标准,满足用户要求。(end)