西门子模块6ES7253-1AA22-0XA0详细说明

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设备控制级按照工艺控制功能要求和分散控制的设计思想，配置如下：公用设施部分（如大包、液压站、冷床等）采用一台GE 90-30 PLC控制；分流设施部分（从结晶器至出坯辊道全线）各采用一台GE 90-30 PLC控制，四流共四台，以保证当任一流设备故障时，不会影响其他三流的正常工作；应用户要求，增设供仪控专用的一台GE 90-30 PLC集中控制，取消模拟盘和二次仪表柜。我们选用的GE 90-30 PLC，采用386CPU，具有很强的运算功能，如内装PIＤ，结构化编程，中断控制，间接寻址及各种功能模块，能完成复杂的操纵。PLC之间也通过产业以太网进行彼此之间的信息交换。

每台PLC则采用现场分布式I/O结构，即Genius Field Control现场I/O，GENIUS总线网是GE FANUC*具有特色的PLC网络通讯方式。它是一种点对点的“令牌总线”系统，传输速率为153.6KBPS。网络长度可达2.3KM。每个网段*多可挂31个I/O站。配制灵活，功能强大。利用GENIUS总线将PLC所要采集和控制的点分散到现场操纵台、箱中。在现场操纵台、箱内设置I/O站，这样由操纵台、箱通过端子外引的控制电缆可大大减少（*少时，只有I/O站电源电缆和通讯电缆），不仅简化了外部管线，节省投资，方便维护，也进一步进步了系统的可靠性。

1.2 系统软件

PLC控制级编程软件LOGICMASTER90-30编程软件包，具有很强的编程和组态的能力，界面清楚直观且提供了帮助键，易于把握。即能对PLC主机架组态也能对GENIUS I/O站进行组态，无需为GENIUS I/O购买附加软件。该编程软件包采用了结构化的程序结构，可答应8层嵌套，256个程序块。指令功能丰富，除常规的编程指令外，还提供了COMM-REQ通讯指令，供用户编制通过以太网传送的PLC之间的通讯程序。上位机软件选用了目前产业自动化领域中较为常用的美国ｗａndｗａre公司生产的Intouｃｈ软件，这是一种基于PC机的监控组态软件，用户可以利用它提供的各种便利功能，在操纵站上对整个连铸生产产业过程的运行参数和状态进行集中监控，包括参数的设置、报警，报表的打印等过程。

2 系统主要功能

根据连铸工艺控制要求，计算机控制系统主要包括以下功能：

（1） 生产过程的数据采集（如钢水温度、重量，冷却水压力、流量，主要传动装置的速度等）；（2）在线实时控制（主要控制内容如：大包、二冷水、拉矫机、引锭杆、火焰切割、传输轨道、移钢、推钢等）；（3）生产治理（包括实时生产报表打印、故障记录、多媒体语音提示等）。要求系统具有快速性、实时性、可靠性、灵活性和网络化功能。具体要求如下：

2.1控制内容

2.1.1分流部分

钢水液面及电磁搅拌控制。 
二冷水（足辊、一段、二段、三段）流量控制，
定尺切割和火焰切割自动控制，
拉矫机速度和结晶器振动控制，
引锭杆、传送辊道控制；

2.1.2公用部分

公用数据采集，如大包温度、钢水重量的数据采集
大包转台和中间包小车控制，
冷床控制；
液压站控制。

2.2 生产过程治理

2.2.1 参数设定和修改

将工艺职员提供的不同钢种和截面工艺参数值制成表格存放在计算机中，操纵职员可根据生产要求：选出当前浇铸所需的钢种和截面等参数，实时显示钢水液面、铸坯表面温度、拉速、结晶器振动频率、定尺长度、二冷水PIＤ调节参数等，并可在线修正各种设定参数。

2.2.2 操纵监视

操纵站上的监控画面由主画面和30多幅子画面组成，全面直观反映了1＃连铸机的全流程生产线。 画面之间的切换用鼠标简单的击点工艺画面键或功能指示键即可。系统操纵十分简便。

画面主要功能有：反映设备状态的生产预备画面，如送引锭、浇铸预备，并具有一定的操纵指导作用；反映实时控制的生产流程图，如工艺总貌图、大包系统画面、拉矫机和结晶器系统画面、活焰切割系统画面、出坯系统画面、推钢和移钢系统画面、液压站画面、二冷水控制画面，并具有动画显示和在线帮助功能，如大包转动、正在浇铸的铸坯的移动位置、火焰切割过程、推钢、移钢动作等，动画实时地反映整条生产流程的工作状态；反映网络系统配置的示意图，监视操纵站和PLC的工作状态，并监视操纵站与PLC、PLC与PLC之间的通讯网状态，GENIUS总线的工作状态和各I/O站的工作状态。为网络系统的维护提供更直观的帮助。

2.2.3 实时趋势和历史趋势：

对主要的过程参数编制实时趋势和历史趋势曲线，存储时间按若干小时设定，便于对故障进行分析或优化工艺参数的设定计算；

2.2.4 系统报警功能

在连铸浇铸过程中，各类工艺参数或设备发生异常时，除了它们所在的画面会自动显示出来，故障总表中会记录鼓掌发生的时间、来源和恢复的时间，此外，还伴有多媒体语音提示操纵职员。便于及时找出故障原因并予以排除，进步了现场处理故障的能力。

2.2.5 报表打印

按工艺要求，实时或定时打印生产报表。如班作业报表、月作业报表和故障信息等。

2.2.6 多媒体语音功能

操纵站具有多媒体功能，主要生产参数发生异常、主要设备起动或发生故障时，操纵站上的语音系统会自动提示现场职员留意安全或及时处理题目。

3 结束语

杭钢转炉分厂1＃连铸机计算机自动控制系统充分运用产业网络、现场总线技术和多媒体技术，将PLC与操纵站、PLC与PLC、PLC与分布式I/O站有机地连接起来，实现快速、正确的控制。尤其是FIELD CONTROL GENIUS总线的应用不仅优化了整个控制系统，而且节省了大量的物力和财力；更重要的是为“三电”调试职员提前进进现场进行调试，提供了必要的条件，赢得了宝贵的调试时间。实现了“三电”调试和机械设备安装同时进行、同时完成的目标。满足了用户“机械设备安装完成，即生产”的苛刻要求。自2000年6月2日提前投产以来，系统运行稳定可靠。至6月30日，就已累计生产合格连铸坯2426。6吨，实现了一次投产，一次成功的目标。

一、原系统分析：
 桥式起重机情况: 
桥式起重机(天车)是一种用来起吊、放下和搬运重物、并使重物在一定间隔内水平移动的起重、搬运设备，在生产过程中有着重要应用。5吨桥式起重机，原设备电气驱动系统分为起重机升降、小车、大车三部份。其中起重机升降由一台13kW的绕线式异步电动机驱动，大车由两台4 kW绕线式异步电动机、小车由一台2.5 kW绕线式异步电动机驱动。在原传动控制中，采用转子串接电阻的调速方式.由于工作环境差,粉尘和有害气体对电机的集电环、电刷和接触器腐蚀性大，加上工作任务重,实际过载率高,由于冲击电流偏大,轻易造成电动机触头烧损、电刷冒火、电动机及转子所串电阻烧损和断裂等故障, 影响现场生产和安全,工人维修量和产生的维修用度也很高.并且原调速方式机械特性较差,调速不够平滑，所串电阻长期发热浪费能量。综上所述原设备存在的主要缺点如下：
（1） 拖动电动机容量大，起动时电流对电网冲击大，电能浪费严重。
（2） 起重机升降、小车、大车起动、停止速度过快，而且都是惯性负载，机械冲击也较大，机械设备使用寿命缩短，操纵职员的安全系数较差，设备运行可靠性较低。
（3） 由于电动机一直在额定转矩下工作，而每次升降的负载是变化的，因此轻易造成比较大的电能浪费。
（4） 起重机天天需进行大量的装卸操纵，由于绕线式电机调速是通过电气驱动系统中的主要控制元件---交流接触器来接进和断开电动机转子上串接的电阻，切换十分频繁，在电流比较大的状态下，轻易烧坏触头。同时因工作环境恶劣，转子回路串接的铜电阻因灰尘、设备振动等原因经常烧坏、断裂。因而设备故障率比较高，维修工作量比较大。同样小车、大车的运转也存在上述题目。
（5） 在起重机起升的瞬间，升降电动机有时会受力不均匀，易过载，直接造成电机损坏或者钢丝绳断裂。
（6） 为适应起重机的工况，起重机的操纵职员经常性的反复操纵，起重机的电器元件和电动机始终处于大电流工作状态，降低了电器元件和电动机的使用寿命。
（7） 起重机工作的协调性主要靠操纵职员的熟练程度。由于升降、大车、小车三个凸轮控制器之间没有固定的联系，在起重机工作时操纵职员劳动强度比较大，轻易疲惫，易产生误操纵。
 针对上述现有技术存在的不足，本次改造的起重机采用先进的可编程控制技术（PLC）和变频器技术，以程序控制取代继电器----接触器控制，交流电动机调速方式采用变频调速，进而实现了起重机的半自动化控制。
二、改造方案：
 交流电动机的调速方式很多,针对上述现有技术存在的不足，综合各种性能*佳者为变频调速方式。
2.1拖动系统
1、电动机选型
A.大车与小车用电动机 可选用普通的笼型转子异步电
动机；
B.升降用电动机 由于要求比较高，应选用变频专用的笼
型转子异步电动机。
原设备系统采用的是绕线式异步电动机，出于经济方面的考虑，通过短接转子回路也能进行使用。
2、调速方法
 采用目前国际技术具有矢量控制功能的变频调速系统。变频后转速可以分档控制，一般采用6段速度运行，从低到高自由切换。
3、制动方式 
 采用再生制动、直流制动和电磁机械制动相结合的方法。
A.首先，通过变频器调速系统的再生制动和直流制动把运动中的大车、小车和起重机的速度迅速而正确地降到0(使它们停止) ；
B.对于起重机，经常会有重物在半空中停留一段时间（如重物在半空中平移），而变频调速系统固然能使重物静止，但因设备轻易受到外界因素的干扰，（如在平移过程中常易出现的瞬中断电）因此，利用电磁制动器进行机械制动仍然是必须的。