【正文】 在此，再一次向于靜老師及關(guān)心幫助我的老師表示最誠摯的謝意。進(jìn)一步加強(qiáng)了我 運(yùn)用專業(yè)知識(shí)的能力，從實(shí)踐中學(xué)習(xí)遠(yuǎn)比在課本上學(xué)習(xí)更加深刻。 系統(tǒng)程序流程圖 本系統(tǒng)程序的主要控制任務(wù)為 :將測定的鋼水液位的高度與設(shè)定值進(jìn)行比較，保證結(jié)晶器內(nèi)鋼水液面高度的穩(wěn)定，同時(shí)檢查渦流傳感器的溫度，以保證傳感器測量值的準(zhǔn)確性，最后將測得的實(shí)際液位高度與渦流傳感器的溫度信息在數(shù)碼管顯示器進(jìn)行顯示，以供工作人員參考。在點(diǎn)亮不同數(shù)碼管同時(shí)輸入不同的數(shù)據(jù)，即可在數(shù)碼管上同時(shí)顯示四位不同的數(shù)字。該型號(hào)開關(guān)的實(shí)際效果如圖 。 表 EM222輸出模塊配置信息 EM222數(shù)字量輸出模板 訂貨號(hào) DC輸出 6ES7 2221BD220XA0 物理尺寸 外形尺寸（寬 x高 x深） 重量 46x80x62 120g 輸出特點(diǎn) 輸出點(diǎn)數(shù) 額定電壓 電壓范圍 邏輯 1（最?。? 邏輯 0（最大） 4 24 VDC ~ VDC 20 VDC VDC 表 EM222數(shù)字量輸出模塊地址分配 序號(hào) 輸出地址 作用 1 數(shù)碼管顯示器驅(qū)動(dòng) 2 驅(qū)動(dòng)器脈沖信號(hào) 3 驅(qū)動(dòng)器方向信號(hào) 4 5 上限報(bào)警 6 下線報(bào)警 7 8 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 開關(guān)按鈕 本系統(tǒng)使用到兩種開關(guān)器件，一種是控制按鈕，一種是轉(zhuǎn)換開關(guān)。 1V 177。 22k字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間， 6個(gè)獨(dú)立的高速計(jì)數(shù)器（ 100KHZ),2 個(gè) 100KHZ 的高速脈沖輸出， 2個(gè) RS485 通訊、編程口，具有 PPI 通訊協(xié)議、 MPI 通訊協(xié)議和自由方式通訊能力，本機(jī)還新增多種功能，如內(nèi)置模擬量 I/O,位控特性，自整體 PID 功能，線性斜坡脈沖指令，診斷 LED，數(shù)據(jù)記錄及配方功能等。除能實(shí)現(xiàn)一般的邏輯控制外，還可進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制、復(fù)雜數(shù)據(jù)處理，甚至可直接控制變頻器實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制。 5 擴(kuò)展接 口 擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)展單元或功能模塊與基本單元相連，使 PLC 的配置更加靈活，以滿足不同控制系統(tǒng)的需要。 PLC 常用的存儲(chǔ)器類型的 EPROM、 EEPROM、 RAM 等。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出來控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 X4 端口： I/O 控制信號(hào)端口。 伺服電機(jī)是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置 。它已成功地用于板坯連鑄，液位 控制精度已穩(wěn)定 +（ 1 ~ 2）毫米，比國外一些發(fā)達(dá)國家的控制技術(shù)還要精確。 3 有一個(gè)非常小的死區(qū)時(shí)間，滯后時(shí)間要小，響應(yīng)迅速： 4 有良好的線性關(guān)系。 3% 測量穩(wěn)定性 177。電動(dòng)勢 Ve(Ve=VL+VR)和結(jié)晶器振動(dòng)的頻率 (fo)和振幅 (Fo)信號(hào)一起作為變送器的輸入信號(hào)經(jīng)過補(bǔ)償、轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 0～ 10 V液位信號(hào)。 VUHZ 公司生產(chǎn)的渦流式電磁感應(yīng)傳感器，測量范圍是 0～ 160 毫米。 3 177。通過探頭可以鋼水液位高度轉(zhuǎn)換成電信號(hào) ,前置放大器通過處理轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電流信號(hào) ,最后送至給處理器進(jìn)行處理 ,就能夠測量精確的結(jié)晶器內(nèi)的鋼水液位高度 ,將標(biāo)準(zhǔn) 420毫安電流信號(hào)輸出 PLC。 下面是幾種有簡單的常見的液位檢測方法原理及特點(diǎn)： 1 銫源型 銫源型根據(jù)輻射穿透衰變等因素，以及吸收理論和距離因素，綜合了銅管壁、導(dǎo)流水套及水層厚度，使制造出的的儀表能夠測量射線數(shù)量，根據(jù)射線數(shù)來測量液位高度的精確。 7 各種操作調(diào)整對液位的影響 生產(chǎn)操作對液位的影響主要表現(xiàn)在短時(shí)內(nèi)的拉速調(diào)節(jié)、鑄還厚度和寬度調(diào)整、中間 包水口更換等等。 3 鋼種的變化 鋼液在 塞棒和浸入式水口間的流動(dòng)狀態(tài)取決于鋼種的點(diǎn)度，因此鋼種對塞棒特性曲 線和受控系統(tǒng)特性均會(huì)產(chǎn)生影響。因?yàn)榇藭r(shí)連鑄工藝不但要保證液位的穩(wěn)定，同時(shí)也要保證拉速的穩(wěn)定 [8]。但是這些方法的原理都是相同的的，都是通過控制進(jìn)出結(jié)晶器內(nèi)的液體流量平衡來達(dá)到控制目的。 7 切坯裝置：鑄坯從拉矯機(jī)中連續(xù)不斷拉出，應(yīng)按成品規(guī)格及后步工序的要求切成規(guī)定的長度。開路水用于冷卻并與設(shè)備冷卻水集中在一起，在處 理罐內(nèi)進(jìn)行除油除雜質(zhì)處理，再次使用之前，回到水處理站進(jìn)行處理。 3 結(jié)晶器：結(jié)晶器是連鑄機(jī)構(gòu)是核心部件，連鑄生產(chǎn)過程的主體想法就是將液態(tài)的鋼水直接冷卻鑄造成成型的特定產(chǎn)品，結(jié)晶器就是液態(tài)的鋼水冷卻成固態(tài)鋼坯的關(guān)鍵部件，鋼坯的外形取決于結(jié)晶器的形狀。在水平位置上隨后將會(huì)被切割成定尺長度，置放于運(yùn)坯裝置上，進(jìn)而運(yùn)送到規(guī)定地點(diǎn)。 一臺(tái)完整的連鑄機(jī)構(gòu)主要是由盛鋼桶、中間包、結(jié)晶器、結(jié)晶器的振動(dòng)裝置、液位自動(dòng)控制裝置、二次冷卻裝置、矯直裝置、切割裝置和鑄坯裝置等部分組合而成的，如 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 圖 。鋼水在結(jié)晶器內(nèi)部邊沿冷凝成還殼，當(dāng)結(jié)晶器出口的還殼厚度達(dá)到一定值時(shí)，啟動(dòng)后面的導(dǎo)向裝置和結(jié)晶器振動(dòng)裝置，使中心部位還是液體鋼水的鑄還進(jìn)入由很多夾輯組成的弧形導(dǎo)向段 。連續(xù)鑄造的過程中能否穩(wěn)定連續(xù)的進(jìn)行，不僅影響煉 鋼廠家生產(chǎn)指標(biāo)，且會(huì)沖擊到鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量與成品率。 2．選擇合適的 PLC 型號(hào)和擴(kuò)展模塊的型號(hào)，熟練使用編程軟件 step7，完成上下位機(jī)的軟硬件的設(shè)計(jì)、編程及調(diào)試。 關(guān)于控制處理器，因?yàn)檫B續(xù)鑄鋼車間內(nèi)的條件非常的苛刻，高溫多塵。米爾公司伏蘭克林廠和西安鋼鐵廠使用具有放射性的同位素法，日本東升月公司第 4 號(hào)板坯連鑄機(jī)采用熱電偶的處理方法，中國寶鋼也用過這種方法。 連鑄結(jié)晶器液位控制系統(tǒng)是一個(gè)對連鑄生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，該系統(tǒng)的作用可以用以下幾個(gè)方面表述： 1 通過將結(jié)晶器液位自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性達(dá)到一定程度，可以將結(jié)晶器內(nèi) 鋼水液面維持穩(wěn)定，因此可以充分冷卻鋼鐵液水，提高連續(xù)鑄鋼生產(chǎn)線上的產(chǎn)品的生產(chǎn)量； 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 2 結(jié)晶器液位控制系統(tǒng)可提高連鑄坯表面質(zhì)量?，F(xiàn)在能否可以實(shí)現(xiàn)第二個(gè)需求代表著連續(xù)鑄鋼控制系統(tǒng)技術(shù)高低的重要指標(biāo)。在各種領(lǐng)域的社會(huì)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用，是不可或缺的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品。近年來，鋼鐵生產(chǎn)中的連續(xù)鑄造設(shè)備逐漸向大型化、高產(chǎn)量和高效益方向發(fā)展。結(jié)晶器內(nèi)液面控制技術(shù)可以減輕和防止漏出、溢出鋼鐵，能夠保證生產(chǎn)的過程恒穩(wěn)的運(yùn)行，能夠有效的避免摻雜結(jié)晶器內(nèi)鋼水液體表面夾雜的物體，防止進(jìn)一步的在鑄件的表面和內(nèi)部產(chǎn)生夾渣形成缺陷。表面質(zhì)量好的鋼材，在后面的生產(chǎn)后，可以減少冷卻和其他的鋼表面處理工藝，節(jié)省了實(shí)際生產(chǎn)的流程，起到節(jié)能降耗的重要作用； 3 結(jié)晶器液位控制系統(tǒng)可降低勞動(dòng)強(qiáng)度，減少工人的勞動(dòng)量。此外，有電磁感應(yīng)的方法，激光照射法，紅外線測量法和工廠專用電視攝影法等等，這些方法各自有各自的的特征。目前世界范圍內(nèi)大部分都使用的是具有很高可靠性的可編程控制器作為控制處理器，而且德國的西門子研制生產(chǎn)的 PLC 是占據(jù)著非常大的市場范圍。實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器內(nèi)液位的 PI 閉環(huán)控制，使其能夠在 一般的工藝條件下能夠進(jìn)行穩(wěn)定的液位控制。連鑄技術(shù)不斷促進(jìn)冶金工業(yè)的快速發(fā)展。鑄坯在這個(gè)位置在下行的過程中經(jīng)受二次冷卻，在其周圍有許多的噴嘴，不斷的噴出的霧化水，就是通過這種冷卻方式是將其冷卻，使中心鋼液溫度降低成鑄還。 圖 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 鑄鋼時(shí)，通過盛鋼桶的運(yùn)載裝置，將盛有鋼水的盛鋼桶，運(yùn)送至連鑄機(jī)的上方，鋼水通過盛鋼桶底部的流鋼孔注入到中間罐內(nèi)。上述整個(gè)生產(chǎn)過程是連續(xù)進(jìn)行的 [4]。其作用就是急劇降溫并形成鋼坯的初始形狀，并進(jìn)行凈化鋼水中的雜志，通過水冷銅壁裝置降低液態(tài)的鋼水的溫度，使其進(jìn)行凝固，同時(shí)鋼水在結(jié)晶器時(shí)，雜質(zhì)將會(huì)上浮，通過保護(hù)渣吸收成塊 ，由現(xiàn)場工人清理除去。至控制區(qū)域的水流量可以通過安裝在水流量控制區(qū)域前面的主進(jìn)口閥來實(shí)現(xiàn)開關(guān)。由于在澆注過程中進(jìn)行鑄坯的剪切，因此剪切機(jī)必須和鑄坯保持同步進(jìn)行。 圖 結(jié)晶器液位控制系統(tǒng)組成示意圖 結(jié)晶器鋼水液位控制的通常有 3 種方法來實(shí)現(xiàn)，分別為流量型、速度型、混合型。 流量型液位控制方法 在連鑄結(jié)晶器液位控制中應(yīng)用的比較多、也比較成熟，所以我們在此項(xiàng) 目中決定采用此方法。 4 拉速波動(dòng)的影響； 當(dāng)連鑄機(jī)出現(xiàn)異常、設(shè)備故障、連鑄還出現(xiàn)缺陷或更換中間包水口時(shí)會(huì)調(diào)整拉速， 拉速的波動(dòng)會(huì)產(chǎn)生液位波動(dòng)。由于調(diào)節(jié)過程中改變了結(jié)晶器流量特性，從而使液位產(chǎn)生波動(dòng)。特點(diǎn)：信號(hào)穩(wěn)定，干擾少，靈敏度高，使用維護(hù)方便，但精度不高，并且輻射對人體有害。 常用液面鋼水檢測方法的主要特性如表 。 0． 6 177。 VUHZ 傳感器安裝在結(jié)晶器的頂 部。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 圖 渦流傳感器原理示意圖 該液位傳感器的特點(diǎn)如下 : 1 其不受鋼渣及結(jié)晶器保護(hù)渣的影響，檢測到的液位信號(hào)為結(jié)晶器內(nèi)鋼水的實(shí)際液位。 5mm 響應(yīng)時(shí)間 ～ (可調(diào) ) 工作溫度 10～ 100 本系統(tǒng)使用的電磁渦流鋼水液位傳感器 SH7S10 和 SHE 型變送器具有良好的線性穩(wěn)定性 ,測量之前只需對其進(jìn)行零點(diǎn)標(biāo)定即可保證測量鋼水液位的精確性。 目前，有 4種執(zhí)行器方式可供選擇： 1 液壓執(zhí)行器方式：它是快速的、線性的。 4 低慣量交流伺服電動(dòng)機(jī)方式 :這是一種新技術(shù)，交流伺服技術(shù)和氣體連鑄動(dòng)態(tài)缸技術(shù)結(jié)合共同用于連鑄機(jī)構(gòu)，這種方式是目前在國內(nèi)許多最多的，其機(jī)構(gòu)簡單、安裝維護(hù)方便、精度高，因此本系統(tǒng)中選用這種控制方式。伺服電機(jī)可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對象。 YL335B 接線如圖 ?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，應(yīng)易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則設(shè)計(jì)。 3 I/O 模塊：輸入模塊和輸出模塊通常稱為 I/O模塊或 I/O 單元。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 6 通信接口 PLC 配有多種通信接口，這些通信接口一般都具有通信處理器。而且各類 PLC 產(chǎn)品的指令系統(tǒng)都具有向上兼容性，便于應(yīng)用程序的移植。是具有模擬量 I/O 和強(qiáng)大控制能力的新型 CPU。 500mV 177。 控制按鈕簡稱按鈕，是一種結(jié)構(gòu)簡單且使用廣泛的手動(dòng)開關(guān)，在控制電路中用于手動(dòng)發(fā)出控制信號(hào)以控制接觸器、繼電器等。 圖 XB7EVB1LC 按鈕外形 轉(zhuǎn)換開關(guān)又稱組合開關(guān)，與刀開關(guān)的操作不同，它是左右旋轉(zhuǎn)的平面操作。例如：四個(gè)數(shù)碼管要顯示 9876數(shù)字。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 系統(tǒng)總程序流程圖 : 是否為自動(dòng)模式 自動(dòng)調(diào)節(jié)程序 手動(dòng)調(diào)節(jié)程序 設(shè)定高度參量 數(shù)碼管顯示 開始 N Y 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 手動(dòng)調(diào)節(jié)程序流程圖： 自動(dòng)調(diào)節(jié)程序流程圖： 子程序開