【正文】 護(hù)渣對測量的結(jié)果無影響 。 6 結(jié)晶器振 動(dòng) 為了避免鑄還在結(jié)晶器內(nèi)凝固并粘附于結(jié)晶器壁這種情況的發(fā)生，結(jié)晶器以一定的 頻率上下振動(dòng)，從而影響結(jié)晶器液位的測量，結(jié)晶器液位的測量值包含結(jié)晶器振幅，因 此影響了結(jié)晶器液位控制的精度。 2 中間包水口和塞棒 中間包水口、塞棒的溶蝕，導(dǎo)致同樣的塞棒位置，但是鋼水流量不同。結(jié)晶器液位系統(tǒng)在一千多度的高溫下檢測和控制比較困難，而且像液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)、閥門等元件和設(shè)備也非常的腐蝕損壞，這使得存在諸多不利因素和較多的非線性影響結(jié)晶器液位控制，數(shù)學(xué)建模也非常的困難，但是恒拉速也具有很大的優(yōu)點(diǎn)，其對保證鑄坯質(zhì)量是非常穩(wěn)定的。 連鑄機(jī)結(jié)晶器液位控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 如圖 ，主要由三部分組成分別是：液位檢測傳感器、液位控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 6 拉矯裝置：用以啟動(dòng)澆鑄過程，移動(dòng)與存放引 鍵桿、控制熱鋼流速度以及在饒鑄末端推動(dòng)鋼流的設(shè)備，位于二次冷卻區(qū)尾部，用于繞鋼期間拉出熱鋼還，同時(shí)將鑄還從弧形曲面矯直后送入中間輯道；在澆鑄準(zhǔn)備期間用于將引錠桿經(jīng)二冷室導(dǎo)向插入結(jié)晶 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 器中和結(jié)晶器銅管形成鑄型。采用直接噴水冷卻帶有液芯的鑄還，使其迅速冷卻至完全凝固，避免鑄還產(chǎn)生鼓肚變形。中間包用于鋼液澆鑄的過渡裝置，它位于鋼包與結(jié)晶器之間，主要起著澆鑄生產(chǎn)緩沖的作用，某個(gè)鋼包的鋼水當(dāng) 流空以后，鋼包回轉(zhuǎn)臺當(dāng)旋轉(zhuǎn)一定的角度，使另一個(gè)臂上的鋼水包旋轉(zhuǎn)至澆鑄位，準(zhǔn)備時(shí)間需要數(shù)分鐘。同時(shí)，在二次冷卻裝置的作用下鑄坯將會被進(jìn)一步冷卻并繼續(xù)凝固。（修改到處） 連鑄機(jī)結(jié)構(gòu) 連鑄機(jī)按 照形狀連鑄機(jī)又可分為板坯連鑄機(jī)、小方坯連鑄機(jī)和大方坯連鑄機(jī)等，這其中小方坯連鑄機(jī)大約占 50％。最后注入結(jié)晶器。隨著連鑄技術(shù)的向前發(fā)展，連鑄工藝成為鋼鐵生產(chǎn)環(huán)節(jié)的極為核心的組成。 課題要求及其主要工作要求 通過對結(jié)晶器液位控制現(xiàn)狀及趨勢和意義的了解，以此為基礎(chǔ)主要使用可編程控制器（ PLC）對結(jié)晶器控制系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其能夠可靠穩(wěn)定的進(jìn)行工作。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。現(xiàn)在在國內(nèi)只有沈陽市的東北大學(xué)和核工業(yè)部 260 廠分別設(shè)計(jì)并且制造成利用超聲波的液位計(jì)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。其中，結(jié)晶器中鋼水的流動(dòng)速度是最重要的原因，鋼水液面涌動(dòng)和鋼水流動(dòng)速度之間的關(guān)系是顯而易見的。因此，液位自動(dòng)控制系統(tǒng)的精度是一個(gè)非常重要的連鑄工藝指標(biāo)，并對產(chǎn)品的質(zhì)量有很大的影響。 渦流式傳感器對結(jié)晶器液位進(jìn)行檢測，經(jīng)前置放大器處理 后，其液位高度信號被實(shí)時(shí)地傳送到中央處理單元，將處理后的測量值與系統(tǒng)的設(shè)定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果，給出適當(dāng)?shù)娜粽{(diào)節(jié)控制量，調(diào)節(jié)塞棒，以實(shí)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。因此，對自動(dòng)控制檢測的要求也越來越高。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。 液位高度檢測系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、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(dòng)控制系統(tǒng)。其精確度能夠達(dá)到 5 毫米，穩(wěn)定性也很可靠、進(jìn) 行安裝操作也比較人性化、能夠長時(shí)間使用不會損壞、價(jià)格便宜并且在實(shí)際中易于使用，各種類型的連鑄機(jī)都可以進(jìn)行使用，特別是對于方坯連續(xù)鑄造機(jī)。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(dá)到了提高，不存在一個(gè)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(dāng)密切，不易實(shí)現(xiàn)通一使用。該技術(shù)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(jìn)行不間斷的澆鑄，形成一定形狀和尺寸的鑄坯。生產(chǎn)線工作時(shí)，鋼水先通過煉鋼爐煉出，再通過爐外精煉設(shè)備處理后才能夠合格。當(dāng)矯直完畢 而且中心再無鋼液的時(shí)候，通過鋼坯的切割裝置在水平的位置上的移動(dòng)，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(yùn)離開，整個(gè)連續(xù)鑄鋼線的生產(chǎn)過程是連續(xù)不間斷的進(jìn)行的。鋼水流進(jìn)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(dòng)。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。冷卻系統(tǒng)為水處理閉環(huán)回路，每一流有一獨(dú)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(jìn)水溫度的測量共用于所有的流。同時(shí)也對熱度的降低非常有力，通過適當(dāng)提高鋼水過熱度，有利于去除夾雜物，提高鑄坯清潔度。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(yùn)行，當(dāng)引錠桿被拉出拉矯機(jī)后，引錠的工作完成，此時(shí)把引錠桿脫去，進(jìn)入正常拉坯狀態(tài)。拉速控制液位雖線性的，但其速度不穩(wěn)定從而影響鑄坯的質(zhì)量。 控制原理總結(jié)：系統(tǒng)采用渦流 式傳感器對結(jié)晶器液位進(jìn)行檢測，通過渦流傳感器能夠檢測出結(jié)晶器內(nèi)鋼水液位的高度信號，經(jīng)前置放大器處理后，其液位高度信號被實(shí)時(shí)地傳送到中央處理單元，讀取液位測量值并執(zhí)行線性化處理，將處理后的測量值與系統(tǒng)的設(shè)定值進(jìn)行比較，然后，根據(jù)比較的結(jié)果，執(zhí)行控制算法，給出適當(dāng)?shù)娜粽{(diào)節(jié)控制量，控制交流伺服電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)中間包塞棒執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)塞棒，改變水口開度，以實(shí)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。 對這種現(xiàn)象的解釋目前還沒有十分明確的理論。本章節(jié)將選擇根據(jù)實(shí)際情況選擇各個(gè)硬件的型號，組成最優(yōu)的系統(tǒng)。特點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)，安裝方便，視覺圖像，但只有在不加保護(hù)渣的任何類型的連鑄機(jī)上使用。所以在這里我們使用渦流式鋼水的檢測方法。 (～1) 響應(yīng)時(shí)間 l o． 3 0． 04 O． 3 O． 05 安全性 輻射污染 高 高 高 高 液位測量 渣面 鋼水面 渣面 半渣面 鋼水面 可靠性 中維護(hù) 中維護(hù) /易維護(hù) 易維護(hù) 易維護(hù) 維護(hù)方式 停產(chǎn) 停產(chǎn) 可在線 可在線 可在線 應(yīng)用范圍 方圓坯 大方坯 板、大方坯 均可 均可 安裝位置 結(jié)晶器內(nèi) 結(jié)晶器上 結(jié)晶器外 結(jié)晶器外 結(jié)晶器外 安裝難易 較難 較易 易 易 易 操作要求 簡單 較難 簡單 簡單 簡單 投資 較低 高 中 中 中 運(yùn)行成本 高 高 較低 較低 中 投資回收 難 中 中 較易 中 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 圖 VUHZ液位傳感器實(shí)物 世界最著名的結(jié)晶液位傳感器制造商捷克 的產(chǎn)品廣泛地應(yīng)用于世界各大鋼廠 ,在中國，包鋼、邯鋼、湘鋼、漣鋼、寶鋼、鞍鋼、首鋼京唐、唐鋼等大中小型鋼廠都在使用 VUHZ 生產(chǎn)的液位檢測產(chǎn)品。 VUHZ 傳感器內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)是由勵(lì)磁線圈 S、檢測線圈 L和檢測線圈R組成。 3 可用于自動(dòng)開澆，在線實(shí)時(shí)測量。當(dāng)中間包車行走至澆鑄位并下降至澆鑄高度時(shí) ,在延時(shí) 10s 后由中間包車對應(yīng)的液位控制 PLC向 SHE變送器發(fā)出自動(dòng)標(biāo)定信號 ,SHE變送器在完成標(biāo)定后向液位控制 PLC發(fā)送 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 標(biāo)定成功信號 ,完成自動(dòng)校準(zhǔn)動(dòng)作 ,做好測量準(zhǔn)備。由于中間的運(yùn)動(dòng)，而油箱和泵等處于地面，雖然軟管連接這些設(shè)備，但畢竟是不方便。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 伺服系統(tǒng)是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)（或給定值）的任意變化的自動(dòng)控制系統(tǒng)。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號電壓為零時(shí)無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。這種控制系統(tǒng)非常的復(fù)雜，系統(tǒng)的可靠性會和設(shè)備的工作效率都會由于大量的硬件接線降低。 PLC 的一般結(jié)構(gòu)如圖 。輸入模塊和輸出 模塊是 PLC和 I/O設(shè)備或裝置之間的連接部分，起著 PLC 和外部設(shè)備之間傳送功能。 PLC 與打印機(jī)的連接，可以實(shí)現(xiàn)處理信息和打印系統(tǒng)參數(shù)；與顯示器連接，可以將過程控制圖像的顯示；和其他 PLC 連接，可組成多機(jī)系統(tǒng)或連接到網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)更大范圍的控制。 3 網(wǎng)絡(luò)通信功能。輸入輸出口地址分配如表 。 100mV 177。 圖 控制按鈕原理圖 按鈕中觸電的形式和數(shù)量根據(jù)需要可以裝配成 1常開 1常閉到 6常開 6常閉的形式。轉(zhuǎn)換開關(guān)同樣也有單極、雙極和三極。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 圖 CL5461AS 電氣接線圖 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 5 程序設(shè)計(jì) 編程軟件 STEP7 Miro/WIN 的簡單介紹 西門子于 2021 年 2月正式推出 S7200 新版編程軟件 STEP 7Micro/WIN SP5，它是目前的最新版本。 PLC、電渦流傳感器、數(shù)碼顯示器、光電隔離電路及脈沖控制步進(jìn)電機(jī)工作原理。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 致 謝 歷經(jīng)兩個(gè)多月的努力，傾注了我們大量時(shí)間和經(jīng)歷，最終能夠順利完成設(shè)計(jì)，首先，我要感謝于靜老師對我的悉心指導(dǎo)，在設(shè)計(jì)期間老師幫助我理清設(shè)計(jì)思路，對我所做的設(shè)計(jì)提出十分重要的意見建議。一個(gè)人的知識永遠(yuǎn)是有限的，但眾人的力量是無窮的，幾名好朋友能在自己非常忙碌的情況下給我提供積極的幫助，在這里再次向他們表示感謝。最初定題目只 是自己一個(gè)偶然的想法，并沒有對所設(shè)計(jì)的內(nèi)容有太多的構(gòu)思，當(dāng)真正開始做設(shè)計(jì)的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)自己的知識面實(shí)在太窄了。 4. 實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的自動(dòng)控制，根據(jù)渦流傳感器的與設(shè)定值的大小比較自行調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)方向。 STEP 7Micro/WIN SP3 配合 S7200 CN 使用時(shí)，必須設(shè)置語言環(huán)境為中文才能正常工作。 圖 轉(zhuǎn)換開關(guān) LW516 YH3/3 外形 LED 數(shù)碼顯示器 LED 數(shù)碼顯示管由 7 個(gè)條狀二極管芯片按照一定的方法排列而成，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字 0到 9的顯示，其具體的結(jié)構(gòu)有反射罩式、條形 7段式及單片集成多位數(shù)字式。當(dāng)按下按鈕時(shí)，先斷開常閉觸點(diǎn)，而后接通常開觸點(diǎn)。 25mV 電 流 0～ 20mA 數(shù)據(jù)字格式 雙極性全量程范圍 32021～ +32021 單極性全量程范圍 0～ 32021 分辨率 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 模擬量輸出特性 模擬量輸出點(diǎn)數(shù) 1 信號范圍 電壓輸出177。 10V 177。在生產(chǎn)規(guī)模較大，所控制的機(jī)床達(dá)到兩臺以上時(shí)，可采用 1： n 上位鏈接通信方式，用一臺計(jì)算機(jī)管理多臺床，構(gòu)成一個(gè)二級分布式集一散控制系統(tǒng)。 在本控制系統(tǒng)中，所需的開關(guān)量輸入為 7點(diǎn)，開關(guān)量輸出為 15 點(diǎn)，考慮到系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和維修的方便性，選擇西門子的 S7200 作控制單元來控制整個(gè)系統(tǒng)。 4 電源部分 PLC 一般使用 220V 的交流電源或者 24V直流電源，內(nèi)部的開關(guān)電源為 PLC 的中央處理器、存儲器等電路提供 5V、177。 CPU 在很大程度上決定了 PLC的整體性能，如整個(gè)系統(tǒng)的體積、容量、速度和內(nèi)存等。因此，可編程控制器應(yīng)用于多種液體混合灌裝機(jī)，能滿足控制要求。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 表 伺服電機(jī)的技術(shù)參數(shù) 伺服電動(dòng)機(jī)（型號 MSME5AZS1SOP） 電機(jī)類型 交流無刷伺服電機(jī) 最大速度 100mm/s 反應(yīng)速度 20ms 定位精度