【正文】 比例積分微分的控制策略，系統(tǒng)穩(wěn)定性差，因此出現(xiàn)了有多種以 PI（ D）為基礎的鋼水高度控制方法、智能鋼液控制方法以及配置零極點的液位控制方法。隨著渦流法的成熟度和精度的提高，目前國內(nèi)已經(jīng)越來越廣泛使用。使用起來在全世界都比較理想并且較為成熟的結(jié)晶器內(nèi)鋼水液位的檢測方法是采用具有放射性的同位素的方法?，F(xiàn)在在國內(nèi)只有沈陽市的東北大學和核工業(yè)部 260 廠分別設計并且制造成利用超聲波的液位計和用 Co60 為放射性源的結(jié)晶器的液位測量儀，但一直沒有廠商正規(guī) 的在生產(chǎn)中使用過。 結(jié)晶器液位控制技術的發(fā)展現(xiàn)狀 連續(xù)鑄鋼生產(chǎn)中的核心技術就是能夠自動對結(jié)晶器內(nèi)鋼水液面的高度進行調(diào)節(jié)，它有利于保證連鑄機安全生產(chǎn)的運行，減輕工人們的勞動的負擔，使生產(chǎn)過程高效的運轉(zhuǎn)和提升產(chǎn)品的質(zhì)量， 溢出漏出鋼鐵事故減少發(fā)生，提升連續(xù)煉鋼技術的生產(chǎn)管理水平都具有及其重要的意義。其中，結(jié)晶器中鋼水的流動速度是最重要的原因，鋼水液面涌動和鋼水流動速度之間的關系是顯而易見的。防止結(jié)晶器保護渣不均勻的流入，避免了產(chǎn)生裂縫，渣條紋等表面缺陷。因此，液位自動控制系統(tǒng)的精度是一個非常重要的連鑄工藝指標，并對產(chǎn)品的質(zhì)量有很大的影響。同 時，熱裝、熱送、熱軋技術等也不斷創(chuàng)新和發(fā)展，并對鑄坯的質(zhì)量要求更高。 渦流式傳感器對結(jié)晶器液位進行檢測，經(jīng)前置放大器處理 后，其液位高度信號被實時地傳送到中央處理單元，將處理后的測量值與系統(tǒng)的設定值進行比較，根據(jù)比較的結(jié)果，給出適當?shù)娜粽{(diào)節(jié)控制量，調(diào)節(jié)塞棒，以實現(xiàn)對鋼水的流量控制，保證結(jié)晶器內(nèi)鋼水液位穩(wěn)定。 關鍵詞 連鑄 結(jié)晶器；結(jié)晶器液位控制； 渦流傳感器 本科畢業(yè)設計 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 畢 業(yè) 設 計 外 文 摘 要 Title （ Times New Roman 14） Abstract （ Times New Roman 12 ， 倍 行 距 ， 第 一 個 字 應 頂 格 寫 ） （空 2行） Key Words （ Times New Roman 12） （ Times New Roman 12） 本科畢業(yè)設計 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 目 錄 1 緒論 ...................................................................................................................................... 3 結(jié)晶器液位控制技術的意義 .................................................................................... 3 結(jié)晶器液位控制技術的發(fā)展現(xiàn)狀 ............................................................................ 4 課題要求及其主要工作要求 .................................................................................... 5 2 連鑄工藝和系統(tǒng)結(jié)構的介紹 .............................................................................................. 6 連鑄工藝 .................................................................................................................... 6 連鑄機結(jié)構 ................................................................................................................ 7 3 結(jié)晶器液位自動控制系統(tǒng)總體設計 .................................................................................11 控制系統(tǒng)總體方案 ...................................................................................................11 結(jié)晶器液位控制難點 .............................................................................................. 12 4 系統(tǒng)硬件的選擇 ................................................................................................................ 14 傳感器的選擇（液位檢測系統(tǒng)） .......................................................................... 14 執(zhí)行機構的選擇 ...................................................................................................... 19 CPU型號的選擇和 I/O 資源分配 ........................................................................ 22 開關按鈕 .................................................................................................................. 28 LED 數(shù)碼顯示器 ................................................................................................... 29 5 程序設計 ............................................................................................................................ 31 編程軟件 STEP7 Miro/WIN 的簡單介紹 ............................................................... 31 系統(tǒng)程序流程圖 ...................................................................................................... 31 本科畢業(yè)設計 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 1 緒論 鋼鐵是工業(yè)的糧食 ， 其成本低、資源豐富，具有良好的機械性能，適用于大批量生產(chǎn)，是最常用的金屬材料。因此，對自動控制檢測的要求也越來越高。 結(jié)晶器液位控制技術的意義 在連續(xù)鑄鋼的生產(chǎn)的過程中，控制結(jié)晶器中液面的高度需要恒穩(wěn)操作，一是防止鋼鐵的泄漏和鋼鐵的溢出；二是保證盡可能的恒定，提升 鑄件的良品率。使鑄坯初期凝固穩(wěn)定，以確保在模具內(nèi)產(chǎn)生均勻的凝固殼。如何通過控制結(jié)晶器內(nèi)鋼水流量的多少來達到控制鋼水液面的穩(wěn)定是連續(xù)鑄鋼生產(chǎn)線上的重要問題。 液位高度檢測系統(tǒng)、執(zhí)行機構、模型的辨識、控制處理器器和控制的策略共同組成了結(jié)晶器內(nèi)液位自動控制系統(tǒng)。在液位檢測器使用中，日本生月鐵公司、武鋼第五煉鋼廠和太原鋼鐵 2 號鑄造鋼廠的某幾個連鑄機使用是渦電流方法，德德國阿爾卡特其精確度能夠達到 5 毫米，穩(wěn)定性也很可靠、進 行安裝操作也比較人性化、能夠長時間使用不會損壞、價格便宜并且在實際中易于使用，各種類型的連鑄機都可以進行使用，特別是對于方坯連續(xù)鑄造機。 到現(xiàn)在結(jié)晶器鋼水液位控制系統(tǒng)主要執(zhí)行操作機構包括：低慣量交流無刷伺服電動機、高精度氣動數(shù)字缸、電氣交流無刷伺服電機執(zhí)行機構、液壓執(zhí)行機構，其中執(zhí)行機 本科畢業(yè)設計 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 構 的第一、第二方式因為運行穩(wěn)定，使用過程出現(xiàn)問題維修起來非常方便，吸引更多的廠商開始采用這種方式。然而，對于 系統(tǒng)的穩(wěn)定性這幾種控制方法只是在一定程度上達到了提高，不存在一個通用方法可以有效地處理鋼水液位的控制問題，并在受制對象和系統(tǒng)參數(shù)之間的聯(lián)系程度也相當密切，不易實現(xiàn)通一使用。具體的要求如下： 1） .以 遷鋼板坯連鑄機 結(jié)晶器作為研究對象，根據(jù)實際中對結(jié)晶器在液位控制系統(tǒng)的要求，決定采用電渦流技術和伺服電動機技術相互配合，實現(xiàn)結(jié)晶器的鋼水液位自動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)是閉環(huán)自動控制系統(tǒng)的，在進行系統(tǒng)設計的時候決定采用西門子S7200 系列 PLC 進行該控制系統(tǒng)的設計。該技術的工作原理是將液態(tài)金屬通過特殊的冷卻裝置、牽引裝置、連鑄輸送裝置等進行不間斷的澆鑄，形成一定形狀和尺寸的鑄坯。從開始直接煉鋼再到軋鋼，在這中間扮演著重要的角色。生產(chǎn)線工作時，鋼水先通過煉鋼爐煉出，再通過爐外精煉設備處理后才能夠合格。澆鑄時，塞棒打開以后 ，鋼液進入能夠?qū)崟r測量其液位高低的結(jié)晶器，鋼水液面的高度通過傳感器進行檢測并傳送到鋼水液面的自動控制系統(tǒng)，通過伺服驅(qū)動的塞棒的運動，實現(xiàn)對鋼水液面的調(diào)節(jié)控制。當矯直完畢 而且中心再無鋼液的時候，通過鋼坯的切割裝置在水平的位置上的移動，將鑄坯按照工業(yè)生產(chǎn)要求切割分成指定的長度，由橫移臺將切割好的鑄坯拖運離開，整個連續(xù)鑄鋼線的生產(chǎn)過程是連續(xù)不間斷的進行的。還可以分為立式、垂直多點立彎式、弧型、立彎式以及水平型等不同的機型，這些機型中弧形連鑄機占 60％以上。鋼水流進到結(jié)晶器，結(jié)晶器的下口用引錠桿頭堵塞并能上下振動。當引錠裝置進入拉矯機后脫去引錠鑄坯，使得鑄坯在全部凝固或帶有液心狀態(tài)下被矯直。有三種方式承托鋼水罐：固定座架，門型罐車和液鋼旋轉(zhuǎn)臺。其次是凈化鋼水，給注入中間包內(nèi)鋼水中的雜質(zhì)提供了一個上浮的時間。冷卻系統(tǒng)為水處理閉環(huán)回路，每一流有一獨立的流量控制回路，而且結(jié)晶器出口溫度測量在出口部分，進水溫度的測量共用于所有的流。二冷裝置的夾輯則起到支撐和導向鑄還和引徒桿的作用，防止其跑偏。同時也對熱度的降低非常有力，通過適當提高鋼水過熱度，有利于去除夾雜物，提高鑄坯清潔度。在連鑄中，由于鋼種不同，要求繞鑄的速度不同，拉矯機的拉速也不同。在結(jié)晶器中鋼水和在引錠桿上端的引錠頭凝結(jié)在一起，在拉輥的牽引，使鑄坯緩慢的向下運行，當引錠桿被拉出拉矯機后，引錠的工作完成，此時把引錠桿脫去，進入正常拉坯狀態(tài)。不同的控制方法可以采用不同的控制策略，例如可以采用通過調(diào)節(jié)滑 動水口的開度、塞棒位置或拉坯速度等多種方法來控制結(jié)晶器液位的平穩(wěn)。拉速控制液位雖線性的，但