150×150方坯连铸机计算机控制系统的设计与实现

论文摘要

随着计算机技术和自动化技术的迅速发展及其在连铸生产中的广泛应用,连铸机自动控制策略已经成为过程控制领域内的一个重要的研究方向。如何使自动控制系统进一步满足生产工艺的要求,确保钢坯的浇铸质量,使连铸系统运行在最佳生产状态,这将对杜绝或消除各种工艺事故,降低生产和运行成本,延长连铸设备的使用寿命,降低岗位人员的劳动强度,改善作业环境,缓解资源短缺问题等都将起到十分重要的作用。本文以榆中钢铁公司150×150方坯连铸机为背景,介绍了150×150方坯连铸机自动控制系统的设计与实现。系统以罗克韦尔自动化公司ControlLogix控制器为核心,采用NetLinx网络结构体系,基于DeviceNet设备层、ControlNet控制层和EtherNet信息层,在控制系统中将所有设备、仪表的信息集成在一起,实现了设备层、控制层与信息层的数据交换与共享。论文详细论述了系统的控制功能及特点,主要进行了中间包钢水测温、结晶器振动和拉矫机、二冷水配水、定尺切割等控制策略的设计与实现。整个系统基础自动化级采用Siemens变频器实现传动,采用Logix5555可编程序控制器实现整个过程的控制,上位机采用组态软件RSView32实现。两年的生产实践证明,该系统实现了稳定可靠的自动控制和远程实时监控的设计目的,为生产顺行奠定了坚实的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 连铸技术在国外、国内的发展
• 1.2.1 连铸技术在国外的发展
• 1.2.2 连铸技术在国内的发展
• 1.3 150×150方坯连铸机工艺及其主要设备
• 1.3.1 150×150方坯连铸机工艺
• 1.3.2 连铸机主要设备
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 150×150方坯连铸机控制系统总体结构设计
• 2.1 连铸机计算机控制系统结构
• 2.2 NetLinx开放网络体系结构及其基本功能
• 2.2.1 NetLinx架构中的网络协议
• 2.2.2 以ControlLogix为核心的NetLinx架构
• 2.2.3 NetLinx架构的三层网络模式
• 2.3 连铸机基础自动化传动系统
• 2.4 连铸机计算机控制系统
• 2.4.1 连铸机PLC控制系统硬件配置
• 2.4.2 连铸机PLC控制系统软件配置
• 2.4.3 连铸机HMI上位操作员站
• 2.5 流量检测
• 2.5.1 电磁流量计概述
• 2.5.2 电磁流量计结构
• 2.5.3 电磁流量计测量原理
• 第三章 控制系统关键问题的研究与设计
• 3.1 连铸机过程关键参数检测
• 3.1.1 结晶器冷却水压力、温度及流量检测
• 3.1.2 二冷水总管压力及各分管流量检测
• 3.1.3 中间包钢水测温系统
• 3.1.4 铸坯拉速检测
• 3.2 结晶器振动和拉矫机控制策略
• 3.3 火焰切割自动控制系统
• 3.3.1 红外定尺控制系统的原理及组成
• 3.3.2 视频图像采集
• 3.3.3 视频图像的预处理
• 3.3.4 视频图像分析及处理
• 3.3.5 红外定尺系统软件
• 3.4 二次冷却区的自动配水动态模型
• 3.4.1 一维凝固传热数学模型
• 3.4.2 二维凝固传热数学模型
• 3.4.3 物性参数的选择及处理
• 3.4.4 凝固传热数学模型的求解
• 3.5 二次冷却区的自动配水实际应用模型
• 第四章 150×150方坯连铸机控制系统实现
• 4.1 PLC程序的实现
• 4.1.1 PLC程序的设计
• 4.1.2 铸流控制程序的设计
• 4.2 上位HMI监控系统的实现
• 4.2.1 连铸机工艺流程监控画面
• 4.2.2 二次冷却水监控画面
• 4.2.3 各铸流断面图
• 4.2.4 配水模式选择画面
• 4.2.5 二冷水配水参数设置画面
• 4.2.6 实时趋势和历史趋势
• 4.2.7 系统报警功能
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢