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基于S7-300 PLC的连铸电气控制系统的设计与实现

导读: 实践证明,该系统设计合理,安全可靠,减轻了工人的劳动强度,提高了生产效率,为唐钢取得良好的经济效益以及通过产品结构调整增强市场竞争力提供了技术上的保障。同时也充分地表明,西门子S7-300PLC在唐钢连铸电气控制系统中的应用是非常成功的。

  1 引言

  提高连铸自动化水平,对保证铸坯质量、提高连铸机的劳动生产率、增加连铸机的金属收得率起着至关重要的作用。为了提高产品的市场竞争力以及与世界接轨,某炼钢厂于1999年新上两台8流方坯连铸机。这种连铸机一次可拉出8条钢坯,成材率高,是世界冶金生产的发展方向。由于该连铸机流数多,设计拉速高,生产场地狭小,如果由人工手动控制生产流程,容易造成铸坯输送不畅,这一问题在短铸坯生产中尤为严重。因此,在连铸生产过程中实现全自动控制非常重要。

  2 控制对象及控制任务

  连铸电气控制系统由公用PLC和流用PLC两部分组成。公用PLC的控制对象包括拉矫液压站、推钢机及步进式翻转冷床。其中,拉矫液压站的控制包括油泵启/停控制、电磁溢流阀得电/失电控制、油箱油温控制以及液位高低限和油泵起动故障的声光报警;对于推钢机及步进式翻转冷床,主要是控制推钢机的前进/退回及冷床的正反转及启/停动作。流用PLC的控制对象为引锭杆、火焰切割机、辊道及翻钢机,主要控制自动送引锭过程、切割机全自动/半自动切割、输送辊道启动/停止、翻钢机翻起/退回以及翻钢活动挡板的升/降动作等。

  3 控制系统的硬件组成

  连铸电气控制系统的上位机采用两台研华工控机,下位机采用18套西门子S7-300PLC,分别完成两台连铸机公用设备和流用设备的控制任务。

  公用PLC采用CP314中央处理单元,由接口模板IM360和IM361实现中央机架和扩展机架之间的数据传送,由CP342-5通讯模板建立S7-300PLC与Profibus-S7网络的联接。I/O模块为9块SM321-1FF数字输入模块及6块SM322-1HF数字量输出模块。流用PLC设计为一套PLC单独控制一流生产设备,其构成与公用PLC的不同之处在于:(1)流用PLC使用2个扩展机架;(2)I/O模块为10块SM321-1FF、1块SM321-1BH和9块SM322-1HF。

  4 控制系统的设计策略

  4.1拉矫液压站

  拉矫液压站为自动工作方式时,首先进行工作油泵的选择。当系统压力≤5.5Mpa时,工作油泵启动,经过1分钟延时后相应的电磁阀得电,油泵向系统供油;当系统压力≥7Mpa时,电磁阀失电,油泵停止供油。为了保障异常状况时的设备安全,在油泵和电磁阀的控制回路中串入了油箱液位低限信号,以保证在管路严重泄漏而造成低液位报警时,延时一段时间后系统自动关闭油泵和电磁阀。此时,不但在拉矫液压站进行声光报警,而且相应的报警信息也将显示在上位机的监控画面中。

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