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目前，随着我国板坯连铸产业的迅猛发展，对自动化控制水平的要求日益tigao，只有不断地完善和tigao自身的控制系统，才能在激烈的竞争中立于不败之地。如今在钢铁行业的一级自动化控制系统中，应用的可编程控制器的品牌很多，多为国外公司制造的产品，如：西门子S7系列、东芝-GE系列、施奈德系列、AB系列等。各个公司的产品都有各自不同的优点及特性，文章以西门子S7系列可编程控制器为例，介绍了其在板坯连铸机控制系统中的应用。
板坯连铸机的工艺流程
经转炉生产出来的合格钢水，装在一个钢包中，由天车吊至钢包回转台上。回转台旋转将钢包转至在浇铸位的中间罐车的上方，安装滑动水口，经过称重和测温后，大包打开滑动水口，钢水注入中间罐中。中间罐有储存钢水，减低钢水静压力、分流和净化钢水的作用，是钢水进入结晶器的后一个重要冶金反应器。当中间罐中的钢水到达一定高度时，打开塞棒，使钢水注入结晶器中，结晶器是钢水凝固成型的重要设备，结晶器的出口必须有足够而均匀的坯壳厚度，保证不会拉漏。当结晶器内的钢水液面距结晶器上口80~100mm时，启动拉矫机和结晶器振动机构，并且启动二冷喷水阀和结晶器稀油润滑。起步拉速为0.3米/分左右，保持30秒以上再缓慢升速，1分钟后可达到正常拉速的50%，2分钟后达正常拉速的90%。根据中间罐内的钢水温度设定拉速。拉矫机启动后，引锭杆将随铸坯一同拉出扇形段，此时要求对引锭杆的头部进行跟踪，从而控制驱动辊的压下和抬起动作，使铸坯及引锭杆顺利的拉出扇形段。当引锭杆头部到达脱引锭位置的时候，由跟踪系统控制自动脱引锭，完成引锭杆和铸坯的分离工作。当引锭杆和铸坯分离后，由辊道将其输送到存放台架上。当铸坯到达设定的定尺长度后，由火焰切割机进行定尺切割，切割后的铸坯经输出辊道和出坯辊道运送至存放区域。
该工艺的流程见图1
图1板坯连铸机工艺流程图
自控系统的硬件选择
可编程控制器是实现板坯连铸机自动化控制系统的关键，板坯连铸机工艺设备比较集中，要求自动化程度比较高，在其整个运行中，很少利用人工干预，对控制系统的jingque性和可靠性有很高的要求。而西门子系列PLC正满足了这一特点。其模块化及无风扇的设计，坚固耐用，容易扩展和广泛的通讯能力，容易实现的分布式结构以及用户友好的操作使其成为中、性能控制领域中的理想解决方案。SIMATICS7-400的中央处理器（CC）可以连接多21个扩展单元（EU）。它还可以通过ET200进行远程扩展；这种方式适用于范围很广的系统。通过CPU中的PROFIBUS-DP接口多可连接125个总线结点。并且SIMATICS7-400系列PLC还提供了强大的通讯服务功能：多点接口（MPI）的数据通讯；带PROFIBUS的S7通讯；带工业以太网的S7通讯。通过CP441通讯接口模块可以实现功能强大的点对点通讯。各种信号模板（SM）用于数字量输入和输出(DI/DO)以及模拟量输入和输出（AI/AO）。功能模板（FM）：专门用于计数，定位和凸轮控制等任务。
总体控制要求及功能
板坯连铸机自动化控制总体要求是对连铸机生产的整个过程特别是送引锭过程和浇注过程的二冷水配水进行自动控制和自动调节，使整个生产实现高度自动化，tigao铸坯表面质量；在公司中控室发出上传指令的时候，可以将当前时刻运行的重要工艺参数（水量、水温、电流）、运行状态及一定时间内的工作参数曲线上传到公司的中控室。有如下功能：
1控制操作：
在中心控制室可以对被控制设备进行远程的实时控制，如启停某些设备，调节一些模拟输出量的大小，在线设置PLC的某些参数等。系统还提供了机旁控制的操作，可以在维修的时候对被控制设备进行就地的控制。
2显示功能：
用形象逼真的画面实时的显示现场各个控制设备的运行工况，以及各现场的状态数据。
3数据管理：
根据不同数据的变化快慢和重要程度，建立生产历史数据库，定时或实时的存贮生产原始数据，供统计分析使用。可以很准确的完成例如对浇注过程中的中间罐，结晶器的使用进行跟踪记录，包括上线和下线时间，寿命，过钢量，操作人员可以很快的掌握设备的使用情况。利用实时数据库和历史数据库中的数据进行比较和分析，得出一些有用的经验参数，有利于二次冷却水表的不断改进。还可以把一些重要的参数和结果显示到显示窗口和报表中去。
4报警功能：
当某一模拟量（电机电流、温度、liuliang、压力、水位等）的值超出某一特定的设定范围或某一开关量（压力开关、限位开关）发生动作时，可根据不同的需要发出不同等级的报警。从高到低主要分为三个等级：报警；故障；事件。不同等级的报警都会显示在监控系统上，各个等级都有特定的颜色显示，方便操作人员作出迅速的判断和处理。
5打印功能：
可根据需要有选择性的打印历史数据和实时数据，并且对各种事件和报警记录、历史趋势进行实时打印输出。打印的方式可以分为：定时打印、事件触发的打印。
1 引言
传统桥式起重机的电力拖动系统采用交流绕线转子异步电动机转子串电阻的方法进行起动和调速，继电—接触器控制，这种控制系统的主要缺点有：
1.1 桥式起重机工作环境恶劣，工作任务重，电动机以及所串电阻烧损和断裂故障时有发生。
1.2 继电—接触器控制系统可靠性差，操作复杂，故障率高。
1.3转子串电阻调速，机械特性软，负载变化时转速也变化，调速不理想。所串电阻长期发热，电能浪费大，效率低。要从根本上解决这些问题，只有彻底改变传统的控制方式。
年来，随着计算机技术和电力电子器件的迅猛发展，电气传动和自动控制领域也日新月异。其中，具有代表性的交流变频装置和可编程控制器获得了广泛的应用，为PLC控制的变频调速技术在桥式起重机拖动系统中的应用提供了有利条件。
2 系统硬件构成
PLC控制的桥式起重机变频调速系统框图如图1所示
桥式起重机大车、小车、主钩，副钩电动机都需独立运行，大车为两台电动机拖动，整个系统有5台电动机，4台变频器传动，并由4台PLC分别加以控制。
2.1可编程控制器：完成系统逻辑控制部分
控制电动机的正、反转、调速等控制信号进入PLC，PLC经处理后，向变频器发出起停、调速等信号，使电动机工作，是系统的核心。
2.2变频器：为电动机提供可变频率的电源，实现电动机的调速。
2.3制动电阻：起重机放下重物时，由于重力加速度的原因电动机将处于再生制动状态，拖动系统的动能要反馈到变频器直流电路中，使直流电压不断上升，甚至达到危险的地步。必须将再生到直流电路里的能量消耗掉，使直流电压保持在允许范围内。制动电阻就是用来消耗这部分能量的。
桥式起重机大车、小车、副钩、主钩电动机工作由各自的PLC控制，大车、小车、副钩、主钩电动机都运行在电动状态，控制过程基本相似，变频器与PLC之间控制关系在硬件组成以及软件的实现基本相同，而主钩电动机运行状态处于电动、倒拉反接或再生制动状态，变频器与PLC之间控制关系在硬件组成以及软件的实现稍有区别。控制小车电动机的变频器与PLC控制原理图如图2所示。
3结束语
利用PLC控制的变频调速技术，桥式起重机拖动系统的各档速度、加速时间和制动减速时间都可根据现场情况由变频器设置，调整方便。负载变化时，各档速度基本不变，调速性能好。若是改造原有系统，大小车电动机仍可采用原有的绕线转子异步电动机，将转子绕组引出线短接，去掉电刷和集电环，节省更换电动机的费用。
1系统结构
辽化鞍山炼油厂催化主风机组(以下简称“鞍炼机组”)选用GEFanuc公司的90-30PLC，设计上主要保证系统处理时间块、安全性高及低成本(图1)。
PLC主机及I/O站组成本系统的基本控制层。PLC主机采用的是5槽底版，其上的卡件分别为一块PWR卡，一块CPU卡，两块GBC卡，一块ETH卡及一块空卡。用户通过编程器，使用其强大的内部控制指令来实现逻辑控制。I/O站采用的是VersaMax，本套系统总共挂接了5组VersaMax，每组VersaMax由一个网络接口单元(NIU)及多8个现场I/O模块构成。
上位控制层采用的是两台性能优良的ADVANCE工控机，其主要任务是控制和管理，并通过数据通讯对PLC进行监视与控制，进入PLC的信号通过以太网可在工控机上显示。
2系统特点和组态
两组PLC控制器互为冗余，双机热备软件MaxON负责管理两PLC之间的主、备切换以及数据的交换。正常情况下，主PLC控制器完成系统操作，一旦主PLC控制器失效，则备用PLC将立刻接管对整个系统的控制。主、备控制器的确定可以人为指定(％M1020)，也可以由系统根据情况确定。
PLC与VersaMax进行通讯的Genius总线采用冗余结构。正常情况下，系统从GeniusA总线获取数据，检测Genius B总线的状态，一旦系统检测到Genius A总线故障，则会对GeniusB总线存取数据，从而保证了系统的安全运行。
GBC模块可以自动报警及某些PLC故障。在一个总线扫描周期，只有一条诊断信息发送，设备保存其余的诊断信息直到下一个可获得的总线扫描周期。GBC保存其接收到的任何诊断信息，该信息被CPU自动读取，并在Versapro软件的PLC故障表中显示。
CPU的扫描既可以尽可能快的进行也可以被分配一个恒定的时间段。不管是否使用恒定的扫描时间，CPU的扫描总是从执行逻辑程序及变更I/O开始，其余的时间用于通讯及后台任务。
GE90-30系列PLC有两种冗余方式，本套系统采用的是HBR冗余中的“HotStandby(热备)”模式。
Maxon主要用于完成冗余系统(PLCA，PLCB)之间用户数据范围的定义、冗余变量的定义及冗余软件与VersaPro之间的结合。由于Maxon1.5与VersaPro2.02之间的版本兼容性问题，要求编程器系统平台为英文操作系统。
VersaPro的组态包括PLC硬件配置的组态及逻辑组态两部分，由编程器执行逻辑及配置信息的下装。
I/O系统的硬件配置由编程器来完成。通过编程器可设置NIU在Genius总线上的地址，所挂I/O模件的类型，每个通道的信号形式、范围与通讯有关参数的设置等。通过专用接口线缆将编程器的COM口和每个I/O站的NIU接口连接，并将相应组态文件下装。
PLC硬件组态包括CPU的组态、GBC(2个)的组态及以太网卡的组态。
本系统所选用的CPU为IC693CPU364，在CPU的组态过程中，需要注意的问题为：(1)对于双机热备的控制系统，在CPU的组态中，主PLCCPU的Chksum Wrds必须被设置为11，备PLC CPU的ChksumWrds必须被设置为12，对于单片机系统该值为8。(2)SWEEP MODE通常设置为“NORMAL”。
本系统所选用的以太网卡为IC693CMM321，在以太网卡的组态过程中需设置的内容为：(1)IPAddress(IP地址)：用于标识TCP/IP主机的唯一32位地址。(2)SubnetMASK(子网掩码)：辨别某IP地址是在本地网络还是在远程网络。
本系统所选用的GBC卡为IC693BEM331，在GBC的组态过程中，需要注意的内容为：(1)PLCA中的两炔GBC的SBA均为31，PLCB中的两块GBC的SBA均为30。(2)对于冗余系统，GBC中bbbbbDef选项必须为OFF，Out at atart选项必须为DISABLE。
本系统的上位控制层采用的是美国GEFanuc公司推出的能够提供企业级解决方案的人机界面和数据采集与监督控制软件CIMPLICITYHMI6.0。
3软件编程
PLC接收的现场输入模拟信号在CPU中是以0～32000的数值形式表示的，由于各被测参数的测量范围不同，使相同的信号输入，代表的实际工业值却不同，大大降低了程序的可读性，给报警的测定运算带来不便，我们对输入信号进行了相应的转换，利用VersaPro软件提供的乘、除运算模块先计算出相应的工程单位值，再进行数值比较，具体公式如下：
(PV*量程/32000)=工程单位值
其中PV代表以0～32000表示的现场输入信号值。
在VersaPro中提供了PID模块，“鞍炼机组”工程中有10个PID控制回路。下面以“主风机润滑油压力控制回路—1412”为例来介绍此模块的用法：
(1)PIDISA模块（图2）
PIDISA模块从％R4201开始到％R4240，共占用了40个％R寄存器，其中第14个即％R4214就是PID模块的输出“CV”。在PIDISA模块中填上相应的“测量值PV”、“给定值SP”、“手/自动切换开关量MAN”等参数地址，就构成了一个完整的PID控制模块。由于是在上位机HNI中用脚本来控制手动情况下PID的输出，“UP”、“DN”参数可以只定义地址，但不使用。
(2)无扰动切换的实现
在闭环控制回路中，当进行手/自动切换时要求输出无扰动。实现的办法是在手动状态下，“给定值SP”始终跟踪“测量值PV”的变化，只有这样才能实现从手动到自动状态时输出无扰动。
项目简介
火力发电厂锅炉的单炉/单磨燃煤的计量准确问题一直是 影响电厂发电成本正平衡统计的顽症，更是燃煤发热量和锅炉燃烧效率统计计算尚无法解决的棘手问题，大多数早 期的火力发电厂都存在着生产成本核算方面的问题。某电厂曾委托本公司对该厂的输煤控制和入炉煤计量系统进 行全面改造，以解决生产成本核算问题。鉴于该工程要在整个电厂正常发电的情况下进行，且改造的内容比较大, 涉及的面比较广，决定分两步对该项目进行改造，先期进行输煤控制系统的改造，而后进行输煤入炉煤软测量 的改造，以期终达到单炉瞬时燃料计量及动态生产成本 核算的目的。
配置及设备特点
该电厂的输煤工艺系统比一般的火力发电厂要复杂得多, 它先后由一、二期工程来构成现在的输煤系统，两个系统之间即独立又有相互交叉的工艺连接，要为六台发电 机组供煤。本次仅涉及煤场至入炉煤斗之间的输煤控制系统设备改造，但为了安全可靠地实现改造，又不影响 所有机组的正常运行，将该项目分两步进行；步先将输煤控制系统改造，而后再将入炉煤计量部分改造, 本文所介绍就是部分的内容。其工艺布置如图：
各工艺段所包含的设备有输煤皮带机、叶轮给煤机、往复式给煤机、碎煤机、滚轴筛、带式除铁器、圆盘除铁器、精细除铁器、犁煤器、切换挡板、拉绳开关和跑扁开关等组 成。其它如撕裂，打滑，堵煤等保护开关均不进本控制系 统。
系统结构
根据现场的实际状况和输煤工艺控制的技术规范要求；我 公司推荐采用SIEMENS TIA的系统结构。以满足输煤系统狭长的输煤栈桥在一侧布置的电缆桥架，该桥架既要敷设6000VAC动力电缆，又要敷设控制和通讯电缆，电缆周围的共模和差模干扰信号必然要影响控制系统的通 讯质量，甚至于使得控制系统不能正常工作。为此我公司 选用PROFIBUS-DP现场总线来组成网络。用光电交换机 OLM来完成与主控制器之间的信号交换，因为采用了光纤传输通讯，可将电磁场对通讯设备的干扰影响降至低 程度，真正达到阻断干扰的目的。
它以主控制器AS-417-2作为主站，通过以太网交换机 ESM连接到四台安装有以太网卡CP-1613的工控机上，每台的HIM系统界面选用WIN CC V5.2版本，主控制器除了 自身带有的 PROFIBUS-DP接口外，又配了一块 PROFIBUS-DP模件；这样可以组成两个相对独立的光纤环网，亦便于两个输煤系统的布置；一个接口连接一期输煤系统上的六只OLM光电交换机，另一个接口连接二期输煤系统上的五只OLM光电交换机。其系统拓扑图如右图。
结束语
由于工艺控制技术规定的要求，所有控制设备都必须配置 就地控制开关按钮，这里选用了开关按钮盒作为就地控制所需。但由于按钮盒与电机启动器不能在Asi层之间 直接进行相互通讯，而必须通过主控制器方能完成它们之间的数据交换，为此这种配置不能满足就地后备控制的技 术要求。SIEMEN现场执行器MOTOR STARTER的停产是本方案的大遗憾。
本控制系统由于当时存在经费问题，没有选用H型冗余控制器，应该是本控制系统不足的地方。该项目是老厂改造项目，有些控制设备不能作彻底改造，亦带来了些须 遗憾。对于像输煤系统的控制如果能在新建厂设计时就将控制与电气高、低压开关、变频设备、燃料计量一起整体 考虑，那将是一套很完整的TIA系统。