緒論1.1研究背景作為電氣工程發展中的一個重大趨勢，電氣自動化的存在不僅可以起到重要作用。在此技術上進行加強，可以有效地保障工程運行期間的有效性與安全性。在此基礎上還可以針對運行方面的數據進行分析與判斷，將一些運行中可能出現的問題進行及時預防與處理，避免危險事故的出現，將人力的耗損減到最小。而隨著鋼鐵工業與冶金業的發展，連鑄機電氣自動化控制系統的應用，為行業發展帶來強大技術支持。企業利用自動化技術，不僅可以促進整體的生產效率，還能夠將生產質量進行提升。1.2研究的目的與意義目前我國電氣自動化控制系統的發展還面臨著一些不足，主要體現在：第一，我國的整體電氣自動化工程控制系統的發展水平低于歐美其他發達國家的水平。由于我國信息技術以及自動化技術發展起步較晚，而發達國家在第二次世界大戰以后開始運用信息技術，因此造成了我國電氣自動化控制系統的發展時期以及歷程較短，因此，整體發展水平遠低于歐美國家。第二，在電氣自動化工程控制系統中缺乏專業技術人員，而專業技術人員的缺乏造成企業技術的研發和創新存在問題。第三，我國的電氣自動化工程控制系統的發展進度較為緩慢、整體發展水平較低以及專業技術人員和研究團隊的缺乏是造成發展進度緩慢的重要原因。當下，我國工業水平已經不同于以往，機械設備不斷的隔代換新，所以在工業生產的過程中需要耗費大量的電力資源，因此，在這個現實的需求下，連鑄機需要進行技術變革和發展。是具有一定積極意義的，能夠有效地進行電力資源的最大化利用，降低生產成本的同時減少勞動生產力，讓電力系統各個生產環節都能達到節能的效果，進一步有效的提高了企業經濟效益。連鑄機及電氣自動化控制系統理論2.1連鑄機概述2.1.1連鑄機生產工藝及原理在鋼鐵冶煉行業中，連鑄是將液態的鋼水連續制成鑄坯的過程，即首先利用轉爐生產液態鋼水，然后利用精煉爐對生產出的鋼水進行精煉，最后根據實際需要，利用切割裝置對冷凝的鋼水進行切割處理從而制成不同規格的鑄坯的過程。板坯連鑄設備生產流程大致為：液態鋼水由鋼包回轉臺運送到指定的澆鋼目的地澆注至中間包中，然后鋼水由中包車運送至結晶器處進行澆注。澆注入結晶器中的鋼水經過凝固和振動后形成一定的殼體厚度，鑄坯逐漸成型。最后，脫錠裝置將鑄坯與引錠完全拉離，再經過切割裝置加工成具有一定規格尺寸的坯材。其生產工藝流程圖如圖1。圖2-1板坯連鑄工藝流程圖2.1.2連鑄機電氣自動化設備故障排除原則在對連鑄機電氣自動化設備故障進行排除時需要遵循著全面性與循序性的原則。全面性指的是在對故障的設備進行檢查的時候，應當對其進行全面的檢查，盡管已經檢查出一個故障處，但是仍然需要繼續檢查，因為許多時候設備出現故障，并非只有一個故障點，所以需要將設備所出現的所有的問題排查出來，才能幫助設備恢復正常。循序性指的是在檢查設備的故障時，需要依據從簡單到復雜、從外到內、先動后靜的順序，從而實現對故障的檢查具有邏輯性，降低排查的難度，有效地避免出現漏查的情況。2.1.3連鑄機電氣自動化工程控制系統的功能連鑄機的電氣自動化控制系統融合多個學科之間的知識，使其電學、系統科學、信息學、控制學以及運輸學等各個領域與學科進行綜合，并充分運用現代信息技術以及通信技術等使其實現自動化。從其含義中可以看出，電氣自動化工程控制系統的功能主要體現在企業管理以及畫面監控等方面。而在其控制系統設計中，其硬件結構功能包括：潤滑與液壓、鑄流控制、儀表控制、控制平臺模塊以及控制后臺模塊5個部分。（圖1）企業在調取信息過程中，通過電氣自動化工程控制系統可以讓信息自動進行整合并分析結果。此外，在制作財務報表以及財務預算的過程中，通過調取相關信息資料使得結果進行匯總，極大地提高整理資料的效率。電氣自動化工程控制系統通過DIS系統能夠實現實時監督，通過定位以及錄像的形式對畫面進行監控。除此之外，電氣自動化工程控制系統覆蓋領域不僅包括傳統的電氣設備運輸和運轉領域，也包括現代電子技術，如信息傳輸通訊工作和信息處理。圖2-2控制平臺模塊配水流程圖2.2電氣自動化控制系統2.2.1電氣自動化控制技術伴隨著科學技術的飛速發展，當下電氣自動化技術經過優化之后，已經應用于國民生產經營的方方面面，也進一步有效的促進了電力系統的自動化、智能化發展。目前來說，電氣自動化控制技術主要是由遠程遙感集成控制核和遠距離監控系統組成。在電力系統進行該項技術的全面應用能夠在原有的電網覆蓋規模和效率基礎上進行有效的提升，此外，還能夠對結構復雜化電網進行功能的全面改進，最大程度上提高電網系統運行質量和效率。此外，對于電網系統中存在的復雜問題，同樣能夠通過電氣自動化控制技術進行系統的檢測和解決，并聯動自動報警裝置，提醒相關管理人員對事故做出及時的處理和反饋。結合整合的數據顯示，我國電氣自動化技術能夠進行資源的匯總和整合，并且能夠將信息反饋到各個系統和設備，從而形成一個完整的系統，能夠實現數據資源的交換。保證信息數據交互和整合的效率、安全。例如:在電網體系中進行電力系統、監測系統以及遠程控制系統的有機結合，從而提高電網體系的建設質量。2.2.2電氣工程的自動化控制在電氣自動化中，主要由通信網絡、操作平臺、中心控制室以及相關自動化設備。一旦電氣設備本身存在故障，那么中心控制室會自動開啟保護操作，在最短的還時間內將故障信息向其他部位進行傳遞。電氣自動化系統的運行中，對GPS技術的應用也相當廣泛，其本身具備的定位系統可以促使電氣自動化設備實現衛星定位功能[1]。將GPS定位系統安裝在傳感器與相關電氣設備中，進而由傳感器進行電氣設備中相關數據的傳輸。由此，各級設備終端能夠對傳輸的數據自動進行辨析。與此同時，對數據庫內的大數據進行綜合分析，對電氣自動化的功能進行細分管理，由此可見，對電氣自動化功能進行解析和拓展，能夠有效改善未來電氣自動化工程無人堅守的局面。2.2.3電氣自動化控制系統電氣自動化，主要是利用計算機技術，對系統科學的控制與管理，能夠根據實際情況的需求，在自動化系統內容，實現對各項工作流程的模擬，能夠形成系統化的檢測，確保了產品的整體質量，提高整體的工作效率。在自動化技術控制系統的運行過程中，也會受到一定因素的影響，那么就需要加強對其技術的創新，實現對信息資源的共享，創新出新意的管理形式，能夠根據使用的實際需求，對各信息數據的集成管理，合理的選擇通道，也是自動化技術重要的特點，能夠為各領域的穩定發展提供有利的條件。而對其的生產監控工作，也具有其重要的組成部分之一。例如:對于人機交互界面的設計，主要是采用現代化的科學技術，為電氣自動化的實際應用營造了良好的運行環境，通過實踐研究，取得了良好的應用效果。2.3連鑄機電氣自動化控制系統2.3.1連鑄機電氣設備自動優化配置電氣設備作為連鑄機電氣自動化系統的重要組成部分，也決定著整個系統的性能。保證電氣設備運行的穩定性是一個需要考慮的關鍵問題。電氣自動化一體化使得電氣設備的優化配置成為可能，通過采集電氣設備信息并與額定運行參數進行比較，實時監控傳感器，確定電氣設備的實際運行是否能滿足電氣工程的運行要求[2]。線路截面面積太小，會導致實際運行過程中的電流太大，會加劇線路老化的過程，同時自動化系統，能結合通過截面電流的大小，判斷線路的質量能夠達到指定標準，根據判斷的標準將橫截面積較小線路更改為較大的線路，除此之外，電氣設備額定功率的不同，可能會降低使用的效率，造成資源的浪費，比如在建筑的給水工程中，水泵在高峰期的實際功率會比額定功率提升60%，高峰期時期，合理的運行負荷為80%，會降低資源浪費的程度，除此之外，電氣自動化系統的傳感器能夠即時的數據，分析哪些數據不合格或性能過剩，為后續的系統優化設計提供數據支持。2.3.2自動化系統的故障檢測1）故障自動化控制將電氣化技術引動在連鑄機自動化系統中，可以有效反饋各設備之間存在的問題，并且可以將這些問題將以分析，實現對故障的有效解決。在人工智能以及大數據的基礎上，進行數據分析，還可以實現對相關數據的實施監控與反饋。如若系統一旦出現問題，還可以借助大數據等功能實現故障排除與解決，實現在第一時間內對故障信息進行定位與分析，在此基礎上可以大大降低相關管理人員的工作強度。在電氣系統中還未引進電氣自動化技術之前，通常所出現的故障都是需要人工進行注意排查，找出故障處，并進行客觀原因分析。這樣的排查方式費時又費力，往往費勁心力還是找不出故障所在，后者面臨相關問題無法解決的現狀[3]。導致在一定基礎上數據的有效性流失以及相關設備運行的安全性得不到保障，更甚者還會導致重大安全事故的發生。采用針對故障的排除技術，在有限時間內不僅可以實現對故障信息的掌握，還可以使連鑄機操作系統實現自動切斷故障電源的操作，在一定基礎上，阻礙了故障的進一步發酵，還可以保障其他設備的安全運行。此外，在對電氣工程的長期需求使用基礎上，會存在部分使用設備線路以及機體老化的現象，進而導致設備的運行功率與實際需求功率無法達到一致，導致一種非故障的現象出現，這種狀況的出現，系統會呈現一種自動提示更換設備的信息顯示，隨之在線視頻中設定所需功率的變動詳細狀況，做出更換設備需求的警示。2）故障提示與解決當代社會發展的需求下，連鑄機電氣設備的內部結構發展愈發復雜，這在一定程度上造成設備故障發生的概率以及修復的難度。設備在運行的過程中，線路比較錯亂，因此需要保證線路的安全，將線路安置在安全范圍之內，一旦出現短路等安全問題。需要使用人工排查故障的操作方式，但是這種傳統的手段，需要耗費大量的人力，甚至可能導致整個系統短路，當系統處于短路的狀況下，電流會在一瞬間增大，系統繼電器接收到控制中心的命令后，在導致短路的基礎上，會瞬間將電流進行增大，自此系統繼電器接到控制中心的指令后，會自動切斷短路或運行中的設備，然后將故障信息發送到顯示終端[4]。如“空調模塊電流突然增大導致跳閘”等，提醒技術人員盡快檢查空調系統模塊，還可以提供相應的解決方案與專家數據庫，幫助管理人員完成電氣工程故障排除。2.4連鑄機電氣自動化控制系統設計原理2.4.1統一監測統一監測是連鑄機電氣自動化控制系統持續穩定運行的關鍵技術，將自動化控制系統的各項功能，匯總到一個中心處理器中進行集中處理，再加上監控設備的高效配合，既能大幅度提升系統的穩定性，也可以降低系統運行能耗，促使整個系統的組成更加先進、合理，降低故障發生的概率，實現穩定運行。2.4.2實時遠程監控遠程監控是連鑄機電氣自動化控制系統的主要功能之一，也是實現無人值班或者少人值班的主要途徑。主要機理為利用網絡技術，通過對視頻設備，對連鑄機自動化運行情況進行實時監控，并將監測到的畫面傳回顯示器清楚顯示，無需達到現場也可以實現對系統的有效監控。在整個網絡內部結構中，連鑄機自動化系統，甚至可以周圍環境及設備運行情況進行采集和監控，為調整設備運行參數提供數據支持。連鑄機電氣自動化控制系統設計3.1平臺控制區域3.1.1鋼水罐回轉臺鋼水罐回轉臺的主要作用就是承托鋼包并將其運載至澆鑄處，其主要結構包括事故驅動裝置、鎖定機構、回轉支撐、回轉臂、驅動裝置以及底座等。該平臺可同時承托并運送兩個鋼包，一個處于待澆狀態，另一個執行澆鑄作業。這種異跨運輸作業的方式大大縮短了鋼包換包的時間，可以實現多爐連澆功能。3-1大包回轉臺旋轉工位圖3.1.2中間包及中間包車中間包的位置位于結晶器和鋼包之間，主要用于鋼水澆鑄，擔負著中間包冶金、分流、貯存鋼水、去雜、穩流、減壓等重要任務。而中間包車則是用于對中間包進行更換、承托以及運輸。圖3-2中間包車走行電機電氣控制原理圖本文設置兩臺電機作為中間包車的驅動系統，以確保中間包車運行的可靠性。并且將這兩臺電機電樞的控制方式設計為并聯模式，以節省成本和縮小供電裝置的容量。為了保護設備，避免兩臺電機在運行過程中發生電流不相等的情況，分別在電機的進線側串聯了一個熱繼電器。3.2鑄流區域的電氣控制系統鑄流區域能夠對板坯連鑄機的操作方式進行選擇，該區域的控制技術是連鑄機生產系統中的關鍵技術，這些控制技術主要包括引錠桿和板坯的跟蹤控制、扇形段壓下及壓力控制、結晶器在線調寬、扇形段的驅動控制以及結晶器的振動裝置控制等。這些控制系統的對板坯產品的質量的影響巨大，因此鑄流區域的電氣控制系統是連鑄機控制系統最關鍵的部分。圖3-3結晶器Y型在線調寬原理圖3.3后區控制區域3.3.1鑄坯切割裝置由于鑄坯產品的尺寸存在不同的要求，同時也為了便于將鑄坯鋼材存放起來，有必要利用切割裝置對鑄坯進行切割。連鑄機的切割裝置可分為機械切割和火焰切割兩種，本文采用了火焰切割的方式對鑄坯進行處理。火焰切割裝置包括切割專用輥道、切割定尺裝置以及切割小車三個部分。3.3.2輸送輥道切割后的板坯將會通過輸送輥道進行輸送，輸送輥道由下線輥道、橫移臺車輥道、稱量輥道、去毛刺輥道以及切割后輥道，其電氣原理圖如圖。圖3-4切割后輥道電氣控制原理圖為了提高系統的穩定性，且減少電纜敷設和接線的費用，本文在輸送輥道中采用現場設備的機構。為避免電機被因電機輸出力矩不均產生的過大電流損壞，在每個風機和電機前串聯了熱繼電器，如圖。圖3-5切割后輥道電機現場設備箱圖3.4遠程監控設計加強對電氣自動化遠程監控系統的設計，不僅能夠節約成本費用，尤其是對電纜的安裝費用節省，而且有效地降低了電纜的使用率，減輕電纜維護工作的負擔[9]。但是，對遠程監控設計時，忽視了對大型系統監控的管理，未能建立對電氣自動化控制系統管理制度與要求，使遠程監控的通訊速度，無法滿足相關需求。那么就需要根據實際情況，制度出相應的改善措施，確保通訊的整體速度的質量、安全性等。3.5連鑄機電氣自動化控制系統硬件模塊優化設計在我國的發展過程中，地形的研究也是非常重要的，由于不同的地形，也規劃了不同的生產方法。很多自動化系統都是通過每個地區所具有的地理條件來進行開采的，現代化的自動化技術在使用圖紙時，是離不開應用PLC技術的，并且如果地形非常的復雜，要根據相應的連鑄機系統安全性質以及控制系統來設計生產方案，再根據相應的開采技術來處理系統中安全方面的問題和相應其他的問題[10]。而整體的自動化系統，不需要操作人員進行實際操控，只需要操控人員確認導出數據，確認開采進程沒有意外事故發生即可。連鑄機電氣自動化控制系統問題及建議4.1電氣自動化工程控制系統出現的不良問題通過調查研究數據分析，大多數企業反映在畫面監控的過程中設備運作和運行機制存在問題，因此造成畫面監控會出現卡頓和視頻模糊以及信息中斷等情況[11]。除此之外，主機與分機之間的距離過長導致文件的傳輸不穩定且出現信息差錯的問題。后期在對設備進行維修的過程中，由于專業人員的缺乏以及技術的復雜性導致系統容易出現崩潰等，都是在畫面監控的過程中控制系統常出現的不良問題。4.2加強連鑄機電氣化自動化控制系統建設的建議4.2.1創新電氣自動化產品電氣自動化采取創新的思維方式，引導變革之后的電氣自動化產品，不斷走向國內國際市場，進一步拓寬電氣自動化工程控制系統的覆蓋范圍和應用領域。國內外市場發展趨勢是以創新為先導，同時注重其質量的提高，使其產品符合綠色經濟以及低碳經濟的時代要求，還注重對于專業人才的培養和培訓。具有創新性和新穎性的產品受到更多用戶的青睞[12]。因此，在電氣自動化工程控制系統建設的過程中，應當加強對其產品創新性以及科研性的研發，通過創造產品的內在特性使產品更加具有吸引力，產品的不同特性以及實用性能夠滿足大眾對于產品的需求，改善當下企業所處的市場環境，對企業的戰略措施進行優化，提升企業的創造力。4.2.2加強電氣自動化控制系統與人工智能技術的融合現代科技信息能夠大力發展電氣自動化技術，是互聯網時代的產物，因此在進行電氣自動化技術的更新與換代的過程中，要注重與先進人工智能技術的結合，通過充分利用互聯網和人工智能技術的優點和長處，使電氣自動化能夠發揮出最大效果。通過對人工智能技術的利用使得自動化技術對于控制單元的信息處理得到進一步升華。除此之外，國家也應當作出相應的努力，為高校電氣專業設置相應的信息交流平臺，使得學生能夠通過與高端人才的交流獲得一定的收獲[13]。此外，學校也可以通過組織學生外出考察，實現現場教學的教學模式，讓學生所學知識能夠有效地應用到實際生活中，從而積累學生的實踐經驗。4.2.3重視電氣自動化控制系統在冶金軋鋼領域的應用電氣自動化的應用領域不僅包括工業領域，也涉及到醫療領域的應用。在醫療設備以及手術的過程中，通過對自動化控制系統的應用，使得手術的成功率大大提高。電氣自動化控制系統可以作為輔助醫生進行治療的良好途徑和方法。首先，自動化技術可以通過對信息的整合以及畫面實時監控，讓實習醫生進行場外學習。自動化控制系統通過醫生口令的形式為其提供醫療設備，使得手術過程快速便捷，從而避免了浪費時間[14]。其次，在醫療領域中通過對電氣自動化控制系統的應用，能夠解決大部分較為簡單的醫療問題，患者通過對自身癥狀的描述，信息系統可以為其提供相應的治療方案，但如果患者癥狀較為復雜的，應當及時進行就醫。電氣自動化控制系統還可以通過網絡交流的形式為患者提供治療方案，節省大部分居民掛號排隊的時間，使醫療資源能夠得到最大化的利用。4.2.4加強PLC在連鑄機電氣自動化系統中的具體應用1）具體的通信網絡建設在相應的冶金軋鋼監控管理中也有一定的應用結構，國內的管理體制是分為應用和管理兩個方面的，管理體制有三層管理：分別是總中心和分中心，以及監控站等等，由于監控站對于煤礦不是直接控制的，所以，工程是不能夠直接的控制監測系統的。2）自動化系統PLC選擇自動化系統，特別是針對于連鑄機的自動化系統，對相應的PLC監測系統應該提出了更高的要求。同時對連鑄機冶金軋鋼的管理體制也提出了要求，這些要求必須滿足PLC它的質量本身，也要符合規定，并且這些預測的數據和傳輸能力必須要達到預想的要求，還應該有自我的修復和保護能力[15]。其次就是車輛控制器必須要單獨的完成監測系統的控制要求。再次就是某一個煤礦的自動化流量，如果在發生擁堵的狀態下，應該有相應的控制處理方法，并且要對于相應的控制方式做出調整。結語在當今時代，自動化的設備已經在人們的生活、工作、娛樂中無處不在，許多可以由自動化所代替的人工勞動力已經被取代。電氣自動化已經可以在連鑄機中實現系統化，并且通過智能的管理系統，實現對連鑄機進行系統的控制，極大地提升連鑄機在生產過程中的安全性，并且也提升了連鑄機的運行效率。未來的發展下，其會朝著安全水平更高、更高的效率以及更高的準確率發展，電氣自動化裝備的檢修，需要按照檢修的基本原則進行操作。原地對出現故障的涉筆進行調整，當下電氣自動化工程控制系統的出現，是世界各地精英人才智慧的結晶。全球范圍內信息交流的無障礙趨勢也是推動電氣自動化工程系統出現的重要原因之一。致謝四年的大學生活，在老師，朋友的全力支持下，我走得辛苦卻也收獲頗豐。在值此論文即將付梓之際，我思緒萬千，心情久久不能平靜。我的指導老師，從我上大學以來就以他嚴肅的科學態度，一絲不茍的學術精神，求同存異的工作作風激勵著我，指導老師不僅僅只是在學業上給我以悉心指導，更在思想、生活上給予了我關心和幫助，在此，我謹向指導老師致以十二分誠摯的謝意。同時，我還要感謝我的父母。焉得艾草，言樹之心，養育之恩，無法回報，你們永遠健康快樂將永遠是我最大的心愿！在這論文即將完成之際，我的心情十分激動，畢竟，從開始進入課題到最終論文得以完成，有無數可敬的朋友給了我幫助，在這里，也同樣請接受我真誠的感謝！參考文獻[1]張艷.基于PLC的電氣自動化控制系統設計[J].計算機產品與流通,2019(05):112.[2]羅冰,曾令宇,陳權,鄧增廣,韓占光,張家泉.小方坯連鑄機高拉速技術改造和生產實踐[J].連鑄,2019,44(02):22-26.[3]許占國,徐云峰,李振勝.板坯連鑄機電氣系統解析[J].科技風,2019(09):135.[4]何麗娟.基于計算機技術的電氣自動化控制系統設計分析[J].科學技術創新,2018(36):81-82.[5]吳國慶,邱明罡,代宗嶺,陳衛強,張溫永.現代合金鋼大方坯連鑄機設計特點及生產實踐[J].鋼鐵,2018,53(12):54-61.[6]楊衛星,戚成浩,薛峰.基于PLC技術的電氣自動化控制優化系統設計[J].電腦迷,2018(11):236.[7]張娟榮.基于計算機技術的電氣自動化控制系統設計研究[J].電子設計工程,2018,26(16):76-80.[8]劉陽,侯少鋒,李洪祥.連鑄機電氣自動化控制系統的優化設計[J].自動化應用,2018(06):29-30.[9]陳鵬.唐鋼矩型坯連鑄機常見故障的診斷技術及處理[J].電子測試,2018(08):104-105.[10]周力,高書成