1 引言
進入21世紀以來，隨著連鑄機技術(shù)的不斷進步，使得冶金行業(yè)對連鑄的高效化也有了更高的要求。連鑄是緊湊型的控制，因此引入高性能計算機是提高產(chǎn)量和質(zhì)量的必要條件。小方坯連鑄機主要為弧形漸進矯直型，鑄坯半徑R為8000mm，鑄機作業(yè)率可達65%~85%。本文以四機四流小方坯連鑄機為例介紹西門子S7 系列PLC在自動化控制方面的應用。

2 系統(tǒng)簡介
根據(jù)小方坯連鑄機生產(chǎn)工藝特點，該自動化控制系統(tǒng)由七套西門子S7系列PLC控制器和三臺監(jiān)控站組成。

鑄流(四流)系統(tǒng)、公用系統(tǒng)、出坯系統(tǒng)各自一套獨立的S7-400 PLC，配水系統(tǒng)一套S7-300 PLC，通訊網(wǎng)絡(luò)采用Sinec H1高速以太網(wǎng)絡(luò)。利用H1網(wǎng)絡(luò)擴展連接到熱送輥道控制系統(tǒng)。

S7系列PLC的CPU具有高速的數(shù)據(jù)處理能力和邏輯運算能力，而且擁有梯形圖、語句表和流程圖三種編程語言和可視化窗口界面，易于使用，方便靈活。

所選用的模板類型如下:
(1) 數(shù)字量輸入(DI)/輸出(DO)模板
DI模板選用DC24×32，DO模板選用DC24V×32， 用于控制鑄機在線及離線設(shè)備，使用I/O點數(shù)總和為 1100點。
(2) 模擬量輸入(AI)/輸出(AO)模板
AI模板可自由組態(tài)為各類信號輸入，AO信號為 4-20mA主要用于結(jié)晶器。拉矯機速度給定及剪前輥道的速度給定，反饋以及各儀表顯示等功能，設(shè)定工藝參數(shù)，檢測及監(jiān)控等。
(3) 中央處理器和通訊處理器
S7-400中央處理器為CPU413，S7-300為CPU315，控制程序的執(zhí)行、運算和儲存，通訊處理器為CP443以太網(wǎng)處理器，用于網(wǎng)絡(luò)連接和數(shù)據(jù)通訊從而分擔CPU的通訊負擔，通過CP443與熱送輥道及連鑄機本地PLC和監(jiān)控站進行通訊。
(4) 監(jiān)控站
監(jiān)控系統(tǒng)由3臺PⅢ800工控機及相應的Sinec H1網(wǎng)卡組成。其中2臺主要用于監(jiān)控鑄機生產(chǎn)在線設(shè)備系統(tǒng)，另1臺監(jiān)控配水系統(tǒng)、參數(shù)設(shè)置，水量及各有關(guān)參數(shù)。

由于鑄機每一流的控制設(shè)備和控制時序相同，因此其硬件配置也都一樣。

3 計算機控制功能
從用戶軟件功能上看軟件可分為四大部分:設(shè)備控制功能、程序通訊處理功能、鑄坯數(shù)據(jù)管理程序、監(jiān)控和故障報警程序, 而控制功能又包括公用設(shè)備的連鎖啟停, 流系統(tǒng)的設(shè)備聯(lián)鎖控制及出坯系統(tǒng)聯(lián)鎖控制以及二冷段配水控制。

3.1 公用系統(tǒng)的控制
主要完成中間罐車自動定位和大包回轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)定位，剪機液壓站的自動控制以及蒸汽風機的自動控制。

3.2 鑄流系統(tǒng)的控制
(1) 液壓剪定尺切割;
(2) 結(jié)晶器.拉矯機變頻調(diào)速控制;
(3) 送引錠/脫引錠控制;
(4) 剪切液壓站的自動控制。
剪機液壓站油泵的自動控制,故障切換,油壓控制。

3.3 出坯系統(tǒng)
完成推鋼機的自動推鋼控制以及翻鋼冷床的自動控制和冷床液壓站的控制以及其他在線設(shè)備的聯(lián)鎖控制。

3.4 二冷段冷卻水控制
完成鑄坯的二次水冷卻，經(jīng)過二次冷卻水的冷卻后，使鑄坯完全固化。

3.5 連鑄機與熱送輥道的數(shù)據(jù)通訊
該通訊的建立不僅實現(xiàn)了連鑄機的熱裝熱送功能，而且也能夠進行鑄坯的跟蹤，從而保證每一支鋼坯的各成分參數(shù)準確無誤和生產(chǎn)鋼坯的總數(shù)。

3.6 控制軟件
整個連鑄機生產(chǎn)控制的軟件采用STEP7完成，具體內(nèi)容如下:
(1) 確定模板的槽位以及各個模塊的I/O地址
編程的首要工作是對PLC的硬件配置，確定各個模板在S7-400站中的位置，對I/O模板分配地址，并確定以太網(wǎng)地址，以及網(wǎng)站間通訊作業(yè)的定義。

(2) 編制梯形圖以及語句表程序，完成各種設(shè)備的控制
a) 采用模塊化思想，將每套設(shè)備的動作情況以及有一定獨立性的動作順序編寫在獨立的程序塊或功能塊中，由組織塊調(diào)用這些塊。這樣便于查找故障，也能了解設(shè)備的功能情況。
b) 可用梯形圖完成開關(guān)量的動作，用語句表完成拉矯機變頻器和結(jié)晶器振動變頻器的動作。

(3) 操作界面組態(tài)設(shè)計
根據(jù)工藝要求編制工藝畫面，包括各設(shè)備的畫面，對主要數(shù)據(jù):拉矯機的給定速度、實際速度、給水量等歷史趨勢，完成對各個設(shè)備的操作運行情況的監(jiān)控，以便出現(xiàn)故障后能快速查找故障發(fā)生的時間，以及故障的原因。