随着自动化技术不断提高,连铸技术也在不断发展,人们对高品质钢的要求也越来越严格,提高铸坯质量成为钢铁生产发展的趋势,将结晶器液位精确控制在期望范围内是提高铸坯质量的重要环节。本论文面向钢厂单流板坯连铸机,针对传统PID在结晶器液位控制中抗扰性能差的问题,采用非线性PID控制法对结晶器液位控制器的设计进行分析和研究。概括起来,本论文主要完成了以下工作和内容:(1)结晶器液位控制系统建模和硬件规划。分析结晶器液位控制系统结构并建立钢水液位模型,在此基础上对系统总体规划,建立系统结构图,对各组件的性能特点进行分析和研究。(2)结晶器液位控制系统主要功能流程图以及非线性PID控制器的设计。分析浇钢过程中主要功能步骤,在此基础上绘制程序流程图,如自动开浇、塞棒校正等,重点解决非线性PID控制器的设计和研究。在满足正常浇钢生产功能前提下,提出本论文创新点。(3)人机交互界面开发制作、现场调试及分析。通过修改交互界面中参数达到调整PID值、消除结晶器宽度变化对钢水液位检测的影响、改善水口渣线侵蚀以及通过状态信息及故障代码快速、准确判断故障点。针对主要浇钢功能,现场调试并分析。现场调试结果表明:采用西门子S7-400PLC控制器、VUHZ液位传感器及计算单元、模拟量控制SERT伺服驱动器及电动缸带动塞棒机构,使从控制器输出到塞棒动作反应迅速、精确,能完全满足浇钢生产需要,并在此基础上保持结晶器内液位在设定值±3毫米内,在自动模式下,保证该液位稳定性占浇铸时间95%以上,最低限度降低结晶器液位波动,最大限度提高钢坯质量。