韋文郁

(馬鞍山鋼鐵股份有限公司)

　　摘　要　以馬鋼CSP 連鑄扇形段為例,通過對其控制系統進行改造,成功實現了鑄坯從90mm 到55mm 的液芯壓下,對涉及的部分理論、軟件修改及應用效果進行了分析。

　　關鍵詞　扇形段　液芯壓下　EDAS 數據分析　TCS 工藝控制系統　WINCC 監控組態軟件

Transforma tion and Appl icat ion of the Segment LCR Control

System of Ma steel’s CSP Ca ster

Wei Wenyu

(Ma anshan Iron & Ste el Co. Ltd. )

　　Abstra ct 　Some theory , the software mo dific ation a nd applica tion re sult involve d in the tra nsformation of the se g2ment control system of Ma ste el’s CS P ca ste r , which re aliz ed the liquid core reduction of sla b from90mm to 55mm, area nalyzed.

　　Key wor ds 　se gment 　LCR 　EDAS data analysis 　TCS proc ess control system 　WINCC monitoring configurationsoftware

0 　前言

　　CS P 連鑄扇形段液壓調整系統(Hydraulic Ad2justment Se gment ,簡稱HSA) ,是一個鑄流導向系統,位于結晶器與頂彎單元之間,由4 個可變扇形段組成,每個扇形段由活動側和固定側組成,在其頂部和底部各安裝了一對液壓缸(扇形一段只有底部一對,頂部位置固定) ,每個液壓缸裝有位置傳感器,用于檢測扇形段活動側的位置。可變扇形段調整的目的是根據不同鋼種的函數,控制板坯的厚度和收縮率,也就是在澆鑄過程中對熱鑄坯完成液芯壓下或擴展的操作。

　　馬鋼CSP 連鑄使用90mm 的結晶器,而原有的液芯壓下系統只能完成90mm 到70mm 的壓下,即最大壓下量為20mm ,為了更好地滿足馬鋼CSP 對特殊鋼種的軋制要求,2009 年8 月與SMS 合作完成了對CSP 連鑄液芯壓下控制系統的改造,即從單一的由扇形一段進行壓下模式增加了一、二段同時壓下和二段單獨壓下這兩種模式,成功地實現了鑄坯從90mm 到55mm ,也就是最大壓下量35mm 的液芯壓下。

1 　改造方案

　　原有的扇形段液芯壓下為當需要作用L CR 時首先在主控畫面上激活LCR ,扇形段將從設定長度(LCR 開始點) 扇形一段底部和二段頂部液壓缸進行壓下,隨后根據過渡段長度、澆鑄速度和厚度的減少來計算調整速度,其余扇形段根據物料跟蹤系統在鑄坯到達時進行壓下動作。在這種壓下方式下經過測試最大只能完成20mm 的壓下量, 當超過20mm 的壓下量時,扇形一段液壓缸所能承受的壓力將超過其最大允許范圍,對扇形段設備本體有較大危害,這樣經過與SMS 方研究、測試認定采用以下3 種液芯壓下方式。

　　1) 一段單獨壓下,如圖1 所示。

　　2) 一、二段同時壓下,如圖2 所示。

3) 二段單獨壓下,如圖3 所示。

此3 種壓下方式操作工可根據生產情況在HMI 操作畫面上進行選擇。即如果只是壓下至70mm 可選擇一段單獨壓下,如要壓下至65mm 或更小可選擇一段、二段同時壓下或先使用一段壓下至70 再選擇二段單獨壓下至65mm。這樣可以有效地分散扇形一段液壓缸的負荷,完成90mm 到65mm 的壓下過程。

2 　控制系統的改造

　　控制系統的改造包括:WINCC 監控組態軟件的修改、T S 工藝控制器中邏輯程序軟件L OGI—D和數據庫軟件DB 的修改及兩者之間通信的建立。其中WINCC 監控組態軟件的修改及通信設置為我方獨立完成,邏輯程序軟件LOGI—CAD 和數據庫軟件Proba sDB 的修改為我方協助SMS 完成。

　　1) WINCC 監控組態軟件的修改及與TCS 系統的通訊設置。

　　西門子公司的WINCC 是Windows Cont rolCe nt er (視窗控制中心) 的簡稱。它集成了SCADA、組態、腳本語言和OPC 等先進技術,為用戶提供了Windows 操作系統環境下使用各種通用軟件的功能,WINCC 運行于個人計算機環境下,可與各種自動化設備及控制軟件集成,具有豐富的設置項目,用戶可在其友好的界面下組態、編程和數據管理,形成所需要的操作畫面、監視畫面、控制畫面、報警畫面、實時趨勢曲線和歷史趨勢曲線。

　　原有的扇形段液芯壓下操作畫面沒有各種壓下模式的選擇,所以需要進行修改。

　　通過修改畫面,操作人員可以通過首先選擇液芯壓下的厚度的參考值來自HMI 或二級, 選擇HMI 后可以根據生產情況選擇扇形一段壓下模式、扇形一段、二段同時壓下模式和二段單獨壓下模式,然后輸入扇形一段的壓下目標值及扇形二段壓下的目標值、楔形段長度及L CR 啟動長度,當澆鑄中激活LCR 且鑄坯到達啟動長度,液芯壓下功能就可以投入運行。特別說明的是當選擇Seg1 模式時實際LCR 啟動長度為LCR sta rt length + 2. 82m(扇形一段長度) ,而選擇Seg1 + 2 或Seg2 模式時LCR 啟動長度為LCR st art length + 4. 795m(扇形一段、二段長度之和) ,而且當選擇Seg1 + 2 或Seg2 模式時,如果壓下過程未結束,Seg1 模式選擇按鈕無效以防止誤操作。

　　具體修改過程中,首先在WINCC 系統中增加扇形一段L CR 位置參考值、扇形二段L CR 位置參考值和LCR 模式選擇等一系列標簽變量,通過分析發現,WINCC與SMS 的TCS 系統是通過CORSE—RVR 通訊協議進行通訊,于是通過修改通訊協議確認了新增變量的地址,建立了新增標簽變量與TCS系統中的扇形段位置參考值等變量的鏈接。其次對LCR 模式選擇的按鈕功能的定義則使用C 語言對新增按鈕事件觸發的腳本進行編程以實現其對應的功能。

　　如Seg1 按鈕,對其事件觸發的腳本程序為:

　　# define Mode“Tcs1/ Hsa1_LcrMod Hmi”

　　If ( Get TagWord ( Tcs1/ Hsa1 _

LcrModSeg1Block) ) = 1

　　Ret urn Co_ Yellow ;

　　El se If ( Get TagWord(Mode) = = 1)

　　Ret urn Co_Dkgree n ;

　　El se Return Co_Ltgray ;

　　這樣就可以按下Seg1 按鈕選擇扇形一段模式,將相應的扇形段位置參考值傳到TCS 系統參與控制,同時按鈕將從灰色變為綠色, 表示選擇了Seg1模式,且當選擇其他模式并L CR 正在動作時,按鈕選擇無效,按鈕顏色將變為黃色。

　　2) TCS 系統程序修改。

　　作為SMS 公司一套成熟而可靠的工藝控制器,TCS 已經發展到了第二代(第一代為基于MB Ⅱ的Mul tibus Ⅱ系統,第二代為基于VME 的VME 總線系統) ,新一代的TCS 是基于多CPU、多任務分散控制和信息集中管理的實時控制器,它采用VME總線與標準TCP 協議的IEEE8. 02 總線結合,可以快速出力1ms 以下控制要求的數據,多協議通訊的接口規范便于和不同系統間的數據交換,基本編程軟件為ROBS 軟件包,它由以下幾部分組成,即邏輯程序軟件LOGICAD、數據庫軟件ProbasDB、調試服務軟件PROMASK與WINHMI 以及狀態遷移表編輯軟件SCT2ED。服務軟件包括: WS—FTP 文件服務軟件、Talnet 遠程用戶操作和VX—Work 多CPU 運行系統軟件等。

　　這次主要通過L OGICAD 邏輯程序軟件對程序進行修改,以實現對現場扇形段液芯壓下的控制。具體配合外方對扇形段(HAS) 程序中Hsa GetSeg2DataLcrPlus、Sell crRef Pos、HsaLcrCt rlPlus、HsaLcr RefPlus 和Hsa Po sRefBuffLcr Plus 這幾個控制模塊的程序進行了修改。因程序修改較多,這里只對SelLcrRef Po s 和HsaLcr Ct rlPlus 模塊的修改進行介紹。

　　在SelLcr Ref Po s 中,根據選擇的模式不同對扇形段的位置給予相應的位置參考值,以實現扇形段的位置控制。

　　在HsaLcrCt rl Plus 模塊中, 將位置參考值、HMI 輸入的過渡坯長度、實際拉速值及扇形段液壓缸左右側偏差值進行計算,送入位置控制器進行扇形段位置控制并調節扇形段動作速度,其中將扇形段液壓缸左右側位置偏差值加入控制器以調整左右側液壓缸動作速度,保證左右側液壓缸同步動作的功能是這次改造加入的,以往扇形段左右側以相同的速度給定進行動作,但因現場工況經常發生變化導致左右側液壓缸的實際速度不同步,位置偏差過大,液壓缸動作鎖死,經過改造后,通過對左右側液壓缸動作速度的調節實現了左右側液壓缸的同步動作,確保了液芯壓下動作的完成。其中的LcrDelta Think Ts 即為液壓位置偏差變量,通過其和連鑄拉速、過渡坯長度值進行計算得出液壓缸動作變化速度,加入位置控制器中進行計算,實現同步控制。

3 　實際使用效果分析

9 月25 日和26 日分別在連鑄A、B 兩條連鑄機上進行了熱負荷試車,對扇形段在3 種壓下模式下的位置控制、壓力監控及WINCC 監控畫面上各種監控數據,按鈕功能均作了測試,動作正常,效果良好,達到了設計要求。圖4～圖6 是通過EDSA 數據采集系統(中央測量數據采集系統EDAS ,支持不同信號記錄,信號結構由DAQ 服務器管理并可用D Q 組態軟件修改) 記錄得到的各個模式下的位置和壓力數據。

4  結語

經過一個月左右的使用,連鑄操作工反映MI畫面操作方便,對鑄坯取樣分析, 鑄坯質量明顯改善,特別是連軋在軋制薄規格時,軋機F 、F 和F3軋制力負荷減小,主電機電流減小,有效地避免了前期多次發生的因軋機軋制力負荷過大導致的主電機過流跳電的事故,為開發新鋼種及軋制薄規格鋼板提供了可靠的設備保障。

           摘自《安徽冶金》2010年第1期