机械工程论文
4.3 电气控制系统原理结晶器在线调宽由变频器控制四台电动机来实现，结晶器两侧的窄边分别由两台电机带动，电机尾部带有编码器，实现对窄边移动的测量，编码器数值直接返回给变频器完成对电机的运动控制，同时在操作屏MP270上显示实际的移动位置。操作屏MP270通过PROFIBUS双绞线连接到CPU模块，4台变频器通过PROFIBUS连接到CPU模块，通过触摸屏上的操作按钮发送给PLC运行的指令，PLC序运算后输出信号给中间继电器，通过中间继电器控制MCC室内的变频器的接触器，变频器的输出频率通过PROFIBUS网络传输给变频器信号给定，控制电机的旋转实现对宽度的调整。
电机工作由MC变频器来控制，MC变频器为运动型控制变频器，带有电压环、电流环、位置环，控制精度高，可以满足结晶器的调宽需要，4台变频器分别控制四台电机实现结晶器窄边左上左下右上右下的锥度调整，通过两根电缆线连接到中间接线箱JB11和JB12,然后连接到现场电机。
连铸机投产后进行了在线调宽技术的试用，试用结果表明调宽过程运行平稳，调宽精度可靠。此技术的应用，将对连铸机提高作业率、适应连铸连轧生产及小订单合同生产起到重要作用。
5 结晶器漏钢专家控制系统
结晶器漏钢预报专家系统是在生产过程中对连铸机结晶器内部进行观察和预防漏钢的工具。它通过实时观察结晶器状况以监测不稳定和临界的浇铸情况，通过漏钢预报功能避免铸机漏钢，通过结晶器的历史数据来分析浇铸问题。
结晶器专家系统包括：
（1）铜板温度测量系统，采用安装在结晶器铜板上的热电偶进行铜板温度的测量和传输，热电偶内外弧宽边各10列，每列2个，左右弧窄边各1列，每列2个，全部采用K型热电偶，共44个；（2）温度数据收集模块；（3）计算机分析处理应用软件；（4）在线监控计算机可视化操作界面。
由于在钢水连续浇铸过程中，结晶器工作状况将直接影响铸坯质量。为了保证生产的稳定和提高铸坯质量，通过对结晶器中影响设备和铸坯质量数据参数的处理，并结合漏钢成因与机理，检测出拉漏的征兆进行报警，并提醒操作人员手动或自动的降低拉速，避免漏钢的发生，这就是结晶器专家系统的原理。奥钢联的结晶器专家系统通过结晶器热力学软件包和结晶器振动软件包，建立了漏钢预报的数学模型，并利用人工智能技术和可视化技术，实现了生产中结晶器内部状况的可视化和漏钢预报，如图4所示。【4】
漏钢预报是在热电偶监测到一个粘钢报警之后，通过停止或减少拉速而使缺陷坯壳进行修复，从而预防漏钢的发生。我厂结晶器漏钢预报专家系统，并不是简单的通过热电偶检测漏钢的预报系统，除此之外还包括了结晶器热力学检测系统和结晶器振动摩擦力检测系统，它们将结晶器钢水液位、热电偶温度、冷却水温度和流量、结晶器宽度、摩擦力、振幅等数据进行处理，实现连铸机结晶器内部的可视化和漏钢保护。因此它是一个融合了金属热力学、计算机技术、图形可视化技术、数学模型优化技术等多项技术的综合系统。
薄板坯连铸机自投产以来已多次成功预报，避免了漏钢的发生，挽回了巨大的经济损失。专家系统的实施，为生产的顺利进行提供了可靠的保障，提高了工厂的自动化程度和水平，提高了劳动生产效率，取得了良好的社会经济效益。
6 过程级优化功能
6.1 过程控制级硬件及系统软件配置连铸机自动化系统硬件结构中，L2服务器提供L1级系统在线连接的软件平台，主机监控站和冶金工程师站允许生产计划和浇注指令的远程下达，并可以远程监控工艺流程和打印数据报表，客户端HMI用来在线监视和指导浇注生产。
6.2 铸坯质量判断模型VAI-Q过程级计算机在铸机生产过程中自动收集可能影响铸坯质量的数据和人工输入的数据，并对铸流加以位置跟踪，在铸坯切割后，将实际数据与标准数据进行比较，确定其偏差值对质量的影响，赋予板坯相应地质量等级代码，从而确定铸坯的未来走向，VAI-Q系统的命中率可达95%以上。
6.3 DYNACS二冷配水控制模型根据连铸机生产过程中的拉钢速度、钢种、过热度以及二冷水的实际水流量，确定铸流温度分布。根据铸流温度分布，热状态及冷却策略，周期性的计算二冷水各冷却回路的水流量设定值，使铸流的热状态满足钢种对铸坯的要求。
6.4 铸坯最佳长度切割计算（CLO）根据生产计划，过程级向PLC设定铸流的切割长度，在最后一流浇铸完时，根据铸机内残存的铸流长度及用户选择的切割策略，计算最佳切割长度，减少废坯数量，提高铸坯收得率。
7 OPC集成通讯技术
OPC（OLE for Process Control,用于过程控制的OLE）是为了不同厂商的设备和应用程序之间的软件接口标准化从而使其数据交换更加通用化的目的而提出的。它使得整个薄板坯连铸机自动化系统中的所有设备、系统和驱动程序可以自由的连接和通讯，从而使控制网和管理网之间的信息无限集成。
OPC以OLE（ActiveX）、COM（Component Object Model,组件对象模型）和DCOM（Distributed COM,分布式COM）技术为基础，提供了一个公共的过程控制和制造自动化的标准接口，其实质上就是作为工业标准定义的特殊的COM接口。
OPC技术采用服务器/客户端模式，OPC服务器是数据源，所拥有的数据从PLC中获得。OPC客户端是数据使用者，对由OPC服务器提供的数据源进行访问，实现用户的特定目的。
OPC客户端获取控制设备的数据，只需通过OPC接口从OPC服务器中即可获得。也就是说，OPC应用程序的设计者可以使用相同的程序代码，操作不同的硬件装置，从而实现数据的灵活配置和多种系统的真正集成。
8 结束语
济钢ASP板坯连铸机投产后，运行情况良好，采用的先进技术已显优势。自动化控制系统、结晶器在线调宽、结晶器专家系统、过程优化功能、OPC等主要技术都已经得到正常应用，对提高连铸机作业率、铸坯合格率起到了至关重要的作用，特别是结晶器专家系统多次成功地进行了漏钢预报，避免了漏钢事故的发生。连铸机主要技术的先进性和可扩展性将为济钢的综合自动化程度和核心竞争力起到重要作用，为济钢进一步开拓市场、占领市场提供了有力的保障。
参考文献
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