3.二冷水的自动控制系统

    3.1二冷水的自动控制系统的硬件

    连铸机整个生产工艺的自动控制系统的硬件是使用西门子S7-400PLC。共六个流，每个流都是一套S7-400PLC，每流都有4个西门子流量计和7个阀门定位器，西门子MM440变频器和三台上位机。

    3.2二冷水的自动控制系统的软件

    连铸机整个工艺的自动控制系统软件是用SIEMENSSTEP-7V5.3版本和HMI人机界面WINCC6.0。通过变频器输出拉钢速度，并同时采集到反馈的实际速度，通过换算后，通过程序输出给阀门定位器，不同的速度段，输出的电流大小不同，阀门的开度也不尽相同。从而实现对水量的控制。每个流的每段水流量的数据都在上位机WINCC的监控画面同步显示。

    3.3二冷水的自动控制系统

    在每流的PLC程序中，我们采用二次配水曲线数学模型的闭环PID调节方式来控制二冷水，并可通过监控站直接进行完全自动化配水功能，在WinCC画面上对应各区分别设有自动、手动2种配水控制方式按钮。在自动调节方式下，铸流水量设定值由PLC通过所选的水表参数计算给定。

    通过变频器反馈到出钢的实际速度（不同的速度段，不同的配水系数），并通过公式计算出每段的喷水量SP，SP通过工程量换算成4-20mA的电流信号输出给执行器，执行器控制阀门开度，并通过阀门的阀位反馈信号输入到PID控制程序，与此同时，电磁流量计检测到的水流量PV（实际流量），输入到PID程序块中通过对比工程量和喷水量，计算出偏差，再输出给执行器来控制阀门，进行反复的PID调节，从而实现理论喷水量与实际流量一致。整个配水过程是调节阀利用PID控制回路进行模糊控制。根据工艺要求，设定目标参数，由PID回路的调试曲线，不断调整P、I、D控制参数，使被控参数稳定在设定值的正常波动范围内。

    利用上位机对过程监控画面进行优化。在回路调节画面中，PID回路的PV值、SP值、频率值同时用棒图形式和数字形式显示，操作人员可以直观看到回路的调节情况，也可以精确的对回路调节参数进行设定。在回路调节画面中设有手/自动切换、试水/实际拉速、强制/自动切换等按钮。

    控制程序中增加功能块，增强控制能力和抗干扰能力，优化配水表中各项参数，通过S7对实时拉速进行监测，根据拉速精确计算各段水量。使水量调节最大程度接近理想曲线。

    3.4二冷水自动控制系统的程序实现

    在整个冷却水配水过程中，每个速度段的配水公式的系数是不同的，所以流量也不同。速度段分别为：0.5,0.9，1.5，2.0和4.5。在选定不同的钢种生产后，拉钢速度大于等于0.5m/m和小于0.9m/m时，调用数据块DB441里的系数IN2和IN3，通过FB44的配水公式，计算出结果到OUT15。

    把计算后的配水结果DB441.DBD60送到数据块DB301.DBD6里，PID程序块FB41调用DB301.DBD6，并与电磁流量计检测到的数据比较，在积分时间，微分时间的调节下，把最终数据放到MW54，最后通过PQW258输出给执行器。从而实现控制阀门的开度，达到对流量精确控制。

    3.5二冷水的手动控制

    手动控制是指二冷水流量设定值由操作人员在WINCC监控画面上进行手动输入阀门开度，范围为：0-100，在PLC程序中，跳过PID调节，直接对PQW258赋值，实现对阀门的控制。

    4.结束语

    本改造项目的成功实施，在无需增加任何新设备的情况下，不仅操作维护简单，提高了劳动生产率，而且实现了手-自动迅速无干扰切换，节省了调水的时间，为莱钢新二区5#连铸机的顺利生产起到了强有力的保障作用。新的控制系统自投入运行以来，解决了长期冷却效果差的难题，消除了因二冷水冷却效果差造成生产废钢的现象，大大降低了废钢回收率，钢坯合格率基本100%，直接经济效益120余万元/年。系统的成功改造，不论在控制系统方面，还是在生产工艺方面，都是一次质的飞跃，实现了普通连铸机生产优钢的功能，具有显著的社会效益。