一、引言 　　攀鋼1#板坯連鑄機于1993年10月18日一次熱負荷試車成功。1996年實現高效化改造，2003年年產板坯210萬噸，大大超過原設計100萬噸的能力。原自動化控制系統采用貝利-N90集散控制系統，原過程計算機系統采用的是TJ2236小型計算機，控制系統的設備已淘汰，有的元件也日趨老化，系統故障增多，控制系統備件已無法準備。因此，對現有的基礎自動化控制系統和過程計算機控制系統進行了改造。 二、自動化控制系統的構建 　　攀鋼1#板坯連鑄機自動化系統改造擬采用兩級控制系統，即由基礎自動化系統（L1）及過程控制計算機系統（L2）組成。基礎自動化網絡系統采用光纖環形以太網，過程計算系統的網絡采用星型連接，兩條以太網獨立配置，以解決網絡數據的暢通。自動化系統配置如圖1所示。 　　1. 基礎自動化系統構成 　　基礎自動化（L1）級配置11套西門子S7-400PLC系統，其中新增7套PLC（包括1套平臺控制的公共PLC,2套流道控制的流PLC，2套冷卻控制的冷卻PLC，1套出坯控制的出坯PLC），且大量采用分布式遠程I/O站，各分布式I/O站與控制器間以現場總線連接;利舊4套（包括2套拉矯機控制PLC和2套框架控制PLC）。HMI系統配置兩臺服務器，互為熱備方式。設置5個操作員站、1個工程師站。 　　⑴公共PLC系統的配置 　　公共PLC配備了主站、2路PROFIBUS-DP網絡以及4個遠程I/O站。其中，一路DP網絡連接澆鑄平臺大包操作的1個遠程I/O站，另一路DP網絡連接電氣室和公共水系統的3個遠程I/O站。 　　⑵流PLC系統的配置 　　流PLC配備了主站、2路PROFIBUS-DP網絡以、11個遠程I/O站以及PROFIBUS-DP網絡中繼器2臺。其中，一路DP網絡連接澆鑄平臺上的1個遠程I/O站，另一路DP網絡連接切割PLC室、電氣室、切割室、現場液壓閥臺、現場操作箱的10個遠程I/O站。由于第2路PROFIBUS-DP網絡線路較長，在線路中配置了PROFIBUS-DP網絡中繼器，對信號進行放大。 　　⑶冷卻PLC系統的配置 　　冷卻PLC配備了主站、2路PROFIBUS-DP網絡以及5個遠程I/O站。其中，一路DP網絡連接結晶器水的1個遠程I/O站，另一路DP網絡連接二冷水、二冷氣控制的4個遠程I/O站。 　　⑷出坯PLC系統的配置 　　出坯PLC配備了主站、1路PROFIBUS-DP網絡以及6個遠程I/O站。其中，電氣室3個遠程I/O站、切割室2個遠程I/O站、出坯室1個遠程I/O站。 　　⑸網絡系統的配置 　　L1網絡是自動化系統的關鍵環節，采用了光纖環形以太網。網絡系統連接11套PLC系統、2臺L1監控服務器、2臺L2服務器、5個L1操作員站以及1個L1工程師站。 　　⑹操作監控系統的配置 　　操作監控系統配置2臺L1監控服務器以及5個L1操作員站，兩臺服務器，互為熱備方式。 　　2. 過程計算機系統L2的構成 　　過程控制計算機系統在結構上采用三層應用結構，第一層為前端客戶表現層，即系統的HMI，主要完成L2系統與用戶的人機界面交互，第二層為中間應用服務層，主要完成應用系統的業務邏輯處理;第三層為后臺數據庫層，完成生產數據的歷史存儲。L2級系統在L1級系統的支撐下，對連鑄生產過程進行優化控制、管理。 　　⑴L2服務器系統 　　L2服務器系統包括1臺數據庫服務器和1臺用服務器。由1臺PC服務器擔當數據庫服務器，由1臺PC服務器擔當應用服務器。在服務器中配置Windows 2003 Server操作系統和Oracle數據庫管理系統。服務器位于計算機機房。服務器通過高速以太網與各PC客戶機相連接，實現數據共享，提高了系統的靈活性和可靠性。網絡拓撲結構為星型，采用100Mbps快速以太交換網技術構建系統網絡，通訊協議采用TCP/IP。 　　⑵技術工作站 　　配置技術工作站TWS（Technology Work Station）1臺。位于計算機室，與二級應用服務器交換數據，主要用于模型開發及模型仿真程序，可選擇配置較好的專用工作站。 　　⑶工藝師工作站 　　配置工藝師工作站PWS（Production Work Station）1臺。位于冶金工程師室。主要由冶金工程師使用，以便管理過程計算機上使用的大量的工藝參數和模型數據，監視整個工藝過程和質量狀況。 　　⑷操作員站 　　配置操作員站OWS（Operator Work Station）5臺。主要為操作員提供與二級系統的交互，如輸入操作數據，監視系統運行等。分別位于主控室2臺、切割室1臺、出坯室1臺及連鑄調度室1臺（供調度員輸入生產計劃、監視系統運行）。 　　⑸開發及維護工作站 　　配置開發及維護工作站DWS（Development and Maintenance Station）2臺。供L2的維護及開發人員使用，可按照網絡和系統的不同權限具有不同的功能。開發PC工作站由于工作環境較好，可選擇配置較好的商用計算機。 [align=center] 圖1：自動化系統配置圖[/align] 三、自動化系統功能 　　自動化系統的功能包括設備控制功能和優化管理及模型控制功能兩個部分。鑄機總覽如圖2所示。 [align=center] 圖2：鑄機總覽圖[/align] 　　1. 設備控制功能 　　1#板坯連鑄機自動化系統控制范圍從大包回轉臺到等待輥道的線上所有設備，主要有以下設備控制功能： 　　· 大包旋轉、升降控制。 　　· 中包車走行、升降狀態監控。 　　· 結晶器抽煙、二冷段排氣控制。 　　· 結晶器振動控制。 　　· 結晶器冷卻水控制。 　　· 二冷水冷卻控制。 　　· 二冷氣霧冷卻控制。 　　· 機器開閉路水控制。 　　· 拉矯機驅動電機及抱閘控制。 　　· 拉矯機驅動驅動輥提升、壓下控制。 　　· 引錠桿跟蹤控制。 　　· 鑄坯跟蹤控制。 　　· 扇形段框架控制。 　　· 驅動輥壓力調節控制。 　　· 引錠桿存取控制。 　　· 引錠桿對中控制。 　　· 切前輥道控制。 　　· 切頭小車控制。 　　· 切后輥道控制。 　　· 去毛刺輥道控制。 　　· 噴印輥道控制。 　　· 板坯稱量機升降控制。 　　· 稱重輥道控制。 　　· 等待輥道 控制。 　　· 大包液壓站控制。 　　· 本體液壓站控制。 　　· 精整液壓站控制。 　　· 滑動水口液壓站控制。 　　2. 優化管理及模型控制功能 　　在連鑄生產中，過程控制計算機系統的主要功能是過程管理與控制優化。對攀鋼1#板坯連鑄過程控制計算機系統的改造中，采用了比較先進的控制技術和控制手段，為連鑄生產提供先進的過程管理和控制工具,主要有以下的管理和優化功能： 　　· 數據通訊 　　系統需建立起與1#板坯連鑄L1級基礎自動化系統及煉鋼L3級生產控制系統的通訊，同時應建立與煉鋼化檢中心系統及其他系統的互聯接口，可以很方便地實現系統間的集成，以支撐整體產銷系統及煉鋼L3級生產控制系統。 　　· 生產標準管理 　　接受L3系統下達的連鑄相關的生產標準，進行相應的存儲、處理和顯示，在此基礎上進行連鑄的計算機控制，指導生產作業。 　　· 生產計劃管理 　　正常情況下，計劃從L3系統接收，然后下達L1以指導生產，在L2中可調整計劃順序及吊銷材料，也可在L2中后備輸入計劃。 　　· 跟蹤和管理 　　包括澆鑄過程及時間的管理和記錄、物料跟蹤、延時跟蹤、事件登記等生產有關事件和操作時序的監視，其中澆鑄過程的管理又包含訪問數據庫、采集重要的現場數據、送過程計算機系統的設定值給基礎自動化、對各種工作方式進行管理、完成操作員的相關活動。 　　· 板坯切割優化模型 　　當異鋼種連澆或出現產生廢坯的事件時，使用該模型重新計算并調整切割設定點.以提高鑄坯收得率。 　　· 質量判定模型 　　通過實時采集和檢測與質量相關的現場數據，判斷質量問題并為切割優化模型提供優化點，最后將相關質量問題定位到板坯上。 　　· 二冷模型 　　目前，首先須完成模型通過對澆鑄過程的跟蹤，實時地將存儲在L2中的靜態二冷水表值下送給L1以實施控制的功能;然后，條件成熟時，可進行動態速度模型的研究，即計算各區域的平均拉速，在此基礎上計算各回路的水、氣流量，下送L1，實施動態控制。 　　· 凝固及液芯長度模型 　　在連鑄生產過程中，該模型能夠實時計算板坯的溫度分布情況（包括坯殼、糊狀、液狀的溫度及位置），并完成板坯的切片跟蹤，為二次冷卻水的優化噴水提供溫度參數。它為生產出優質合格的板坯提供了保證。 　　· 噴嘴狀態檢查 　　通過二冷噴嘴的理論噴水壓力與實際檢測噴水壓力的比較，已診斷二冷水口是否堵塞。 　　· 事件及報警 　　對鑄機生產過程中的事件及報警事項進行管理。 　　· 生產數據及報表 　　最終產品和質量數據統計，制成生產報表。 　　· 操作員指導 　　將操作標準通過人機界面提供給操作員。 四、結束語 　　該工程項目由TORI四川托日信息工程有限責任公司完成自動化控制系統的設計、系統集成、工程施工以及調試，并負責系統聯調，是一項交鑰匙工程。該項目從合同生效到熱負荷試車僅4個月時間，工期緊，且要求在鑄機年修期間實施。去年年修期間實施了自動化系統的改造，由于準備工作充分，現場停產施工時間4天，系統調試及試車3天，僅用7天就完成了自動化系統的改造。 　　該系統于2006年12月投運，目前已運行3個月，運行正常。該連鑄機自動化系統改造的成功經驗對其它冶金企業的連鑄機改造具有借鑒效果。