基于PROFIBUS的变频器在连铸切割机中的应用

济钢集团第三炼钢厂是济钢集团“十五”期间的重点投资项目，引进的是国内外一流的先进设备和自动化控制技术，其装备达到国内一流、国际先进水平。在转炉、连铸自动化控制体系中，根据现场总线的特点和系统的需要应用了多种总线（Profibus、ControlNet、Devicenet）构成的现场总线控制系统（FCS），这些总线控制系统给转炉、连铸系统提供了安全而可靠的解决方案。1#连铸机是引进VAI（奥钢联）的板坯连铸机，是目前我国技术最先进、自动化程度最高、配套设施最完善的连铸机之一，其切割机系统选用的是基于PROFIBUS的MM440变频器构成的现场总线控制系统。

2连铸机控制系统

济钢三炼钢工程包括铁水予处理，120t转炉、LF/VD精炼及板坯连铸机等多个项目，整个工厂的EIC三电自动化控制系统的配置达到世界先进水平。连铸机系统做到三电自动化控制的一体化，包含过程控制级L2和基础控制L1级和L0，同时也予留出与L3级的通讯接口及数据存放区，下面将三级系统分述如下。

3级（Lelvel3）:制订全厂生产计划,产品协调及产品跟踪，L3系统涉及三炼钢厂各生产工序和后部的中厚板车间，L3系统的实现需要各工艺单元,生产管理及调度部门结合工厂的实际情况来考虑，另立项目，统一协调。

2级（Lelvel2）：各工艺控制单元的计算机操作指导，特殊工艺过程的设定计算及工艺过程的数据收集。

1级（Level1）：实时控制级，根据操作指令，过程计算机的设定计算及现场元件的检测信号，完成生产设备的逻辑顺序控制和PID调节。

0级（Level0）：L0级主要是传动设备本身的控制、I/O控制和管理。在现代化的控制系统中，AC/AC的传动装置（变频装置）由本身自带CPU的数字装置控制和监视，并与L1级在网上进行数据通讯。

L0到L3级的自动化系统完成整个工厂的生产计划，产品管理，工艺区接口协调、过程最佳化及设备控制，可实现整个工厂的生产自动化，参见图1。

图1连铸机控制系统结构

3切割机控制系统

3.1切割机设备组成

1#连铸机的切割机是从德国GEGA公司引进的整套设备，是火焰切割机，其主要作用是将铸坯切割成定尺或倍尺长度，并可进行坯头、坯尾及试样切割。与引锭杆分离后的铸坯按拉坯速度进入切割区，火焰切割机切掉300mm左右长度的切头，掉入下部的切头收集箱内，切头切割以后的铸坯按要求的三倍尺长度切割。切割期间，靠夹持装置，火焰切割机与铸坯同步行走，铸坯长度通过测量辊测量，切割自动进行，并且考虑二级自动化系统的长度优化。切割机系统包括机械、能源介质供应和控制、电气仪表控制等自成系统配套的机电一体化装置。切割机由以下设备组成：切割机支撑结构，切割机械设备，能源介质供给控制，铸坯长度测量装置，电气控制系统，热防护装置。

3.2切割机工艺过程

切割机工艺过程一般由坯头切割、定尺切割、坯尾切割三个过程组成。最主要的定尺切割工艺过程如下：当测量轮计数接近定尺前500mm小车预下降，到位后双枪同时往里移动，当边探碰到铸坯外壳时，预热氧、预热煤气打开进行预热，在这段时间内切割枪是不动作的，当完全到达定尺后，小车下降到位（压住铸坯），同时打开切割氧进行切割，先以初始割速切割（正常割速的30％），切割50mm后以全速进行切割，双枪在相距120mm相遇后，2＃枪关闭切割氧，停止切割并返回原始位，关闭所有介质，由1＃枪继续切割，多切过10mm后1＃枪也停止切割，关闭所有介质返回原始位，同时小车上升大车后退返回原始位，等待下一个定尺。

3.3切割机控制系统

（1）切割机控制系统。切割机自动控制系统采用一台西门子S7-300和一台PCSsmart1200触摸屏构成，通过工业以太网模块和TCP/IP协议将PLC和L1级控制系统连接起来，通过Profibus-DP接口与MM440变频器和PCS1200触模屏通讯，见图2所示。

图2切割机控制系统

（2）切割机主要传动系统

●切割机的行走：一台SIEMENSMICROMASTER440型变频器拖动两台0.75kW电机，电机带热开关保护，每台电机带有一个电磁抱闸线圈，行程控制是由一个增量型编码器和行程限位开关组成。
●切枪的行走驱动：每个切枪的行走是由一台SIEMENSMICROMASTER440型变频器拖动1台0.3kW电机进行的，切枪行走的位置分别由两个增量型编码器和接近开关控制。
●切割机的升降系统：切割车的升降是由一台变极调速电机（285/1375rpm0.28/2.3kW）采用接触器正反转双绕组六抽头进行驱动的，行程控制是由限位开关组成的。

4Profibus现场总线

4.1现场总线的定义及特点

现场总线，按照国际电工委员会IEC/SC65C的定义，是指安装在制造或过程区域的现场装置之间、以及现场装置