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摘 要：分析了马钢第四钢轧总厂连铸二冷水系统生产中的一些问题，简述了改造的想法和过程，介绍了plc控制程序的修改和设计，总结了改造的结果。
关键词：连铸二冷水；电动调节阀；改造
1 概述
马钢第四钢轧总厂连铸二冷水系统为开路循环冷却水系统，用于连铸机扇形段板坯的冷却，供水稳定性直接关系到连铸产品质量和设备安全，是连铸机非常重要的一个循环冷却水系统。一期两台铸机，设计选用2组卧式离心泵分别给单台铸机供水，每组3台，型号350S125，性能参数Q=1100m3/h，H=1.31 MPa。设计每台连铸机二冷水需要用水量为2200 m3/h，压力1.15 MPa，二冷水供水泵2用1备正好能满足要求。实际生产过程中二冷水的用量波动性较大，连铸机在生产时约为400 m3/h，不生产时一部分水用于冲渣二冷水的压用量约为1000 m3/h，与设计值相差较大，比单台供水泵的流量还要小，这给我们运行操作带来了很大的困难。
2 改造前运行方法及改造想法
2.1 改造前运行方法
实际生产过程中，二冷水供水泵为1用2备，通过出水电动蝶阀或检修阀来调节出水流量和压力，正常电动蝶阀或检修阀有一个阀门的开度保持在30°左右。目前的操作方式为，送连铸机二冷水前安排2名以上操作人员到连铸泵房，将电动蝶阀调至手动位，泵开启后，手动调节电动阀开度，将流量和压力调至生产需要值。送水过程需要40min，3名以上操作人员进行操作。这种运行模式带来的问题，1）送水时需要手动调节电动阀，使得操作过程时间较长；2）利用检修阀来调节出水流量，检修阀容易出现故障，给水泵和电动蝶阀的检修带来了隐患。
2.2 改造想法
我们准备采用电动调节阀代替现场的普通电动阀，这样我们可以通过PLC的控制实现在中控室操作台上对现场阀门开度的调节，大大缩短了操作时间。改造过程我们需要做的工作：1）用电动调节阀代替现用普通电动阀。2）增加PLC柜内模拟量控制模块。3）增加PLC控制线。4）修改PLC控制程序。整个改造的过程并不是很复杂投入也不是太大但可以大大减少生产事故率及设备故障率减轻现场操作人员的工作量，提高生产效率。
3 改造实施过程
3.1 硬件选型及安装
我们使用的电动调节阀是天二通调节型电动阀，型号：SMC-00/H3BC IN EPC。现场趁主线停产检修时，停泵拆下原有普通電动头，更换为调节型电动头。电动调节阀通过PLC输出模块输出4～20MA信号控制阀门的开停以及阀门的开度，同时实际阀门开度通过电动调节阀的内部模块输出4～20MA信号反馈给PLC输入模块传到后台机及显示画面，操作人员既可以实时操作也可以实时监控。PLC输入模块选用GE IC694ALG223 16点模拟量输入模块，PLC输出模块选用GE IC694ALG392 8点模拟量输出模块。由于考虑实际生产中1用1备即可满足生产我们准备每组改造2台共4台，所以每个PLC模块增加1块就可以满足要求，将两个PLC模块安装进原有GE PLC柜。同时新增加4根KVVRP 10×1.5的控制电缆，控制电缆顺着原有的电缆桥架铺设。
3.2 程序设计及调试
我以连铸二冷水1#泵为例介绍程序改造设计的过程。首先确定输入输出信号的改变对于新增的信号选择相应的地址。
1. PLC输入输出表
2. 程序设计
阀门开到位关到位以及过转矩信号和改造前一样，由阀门内部的行程开关控制，行程开关动作后将相应的信号反馈给原有的PLC输入数字量模块，PLC地址为I01252、I01221、I01222。 电动调节阀的阀门开度反馈信号为新增信号，将阀门输出的4～20MA信号反馈给新增的PLC模拟量输入模块。PLC地址为AI0003 。GE的画面程序通过识别地址I01252、I01221、I01222、AI0003的变化改变监控画面中电动阀门显示的状态。改造前开阀控制及关阀控制由GE画面程序的数字量信号控制，改造后阀门由模拟量信号控制，根据给定的模拟量大小来确定阀门的开度（由百分比表示），经过换算后有模拟量输出信号PLC地址AQ0003给定，由调节阀内部的控制模块接收进行阀门开度大小的控制。PLC程序设计见图：改造前开阀控制见图1，改造前关阀控制见图2，改造后的电动阀控制见图3。
图1 改造前开阀PLC控制图
图2 改造前关阀PLC控制图
3 程序实现及控制情况
改造后操作人员可以在监控上手动给定阀门开度，阀门打开后实际开度操作人员也可以通过监控画面获得。同时当阀门需要自动打开时系统自动将阀门开到30°停下，接着操作人员根据流量及压力的反馈及时手动调整阀门的开度。当结束供水时PLC会根据程序发出自动关阀指令，阀门将自动关闭至0°。
4 改造成果
改造前的主要问题和改造后情况进行对比见表1。
5 结论
由于在很多工程设计之初会按照需求的最大量设计，但是在实际投产后由于市场的变化，生产的产品可能也会和当初设想的有所变化，这样设备有时是刚好满足了生产需要，但有时则和生产需要相差很多。本单位的连铸二冷水供水系统设计则和现场需要相差很大，为了满足生产的需求最终不得不增加生产操作人员的操作复杂程度，和增加操作时间，但是这种状况也增加了设备事故和生产事故的发生率。为了改变这一现状我们进行了这项改造，改造后连铸二冷水供水系统满足了生产对于供水压力和流量的需求同时大大减少操作人员操作的复杂度和操作时间，降低了事故发生的几率，取得了很好的效果，同时改造成本不是很高。
关键词：连铸二冷水；电动调节阀；改造
1 概述
马钢第四钢轧总厂连铸二冷水系统为开路循环冷却水系统，用于连铸机扇形段板坯的冷却，供水稳定性直接关系到连铸产品质量和设备安全，是连铸机非常重要的一个循环冷却水系统。一期两台铸机，设计选用2组卧式离心泵分别给单台铸机供水，每组3台，型号350S125，性能参数Q=1100m3/h，H=1.31 MPa。设计每台连铸机二冷水需要用水量为2200 m3/h，压力1.15 MPa，二冷水供水泵2用1备正好能满足要求。实际生产过程中二冷水的用量波动性较大，连铸机在生产时约为400 m3/h，不生产时一部分水用于冲渣二冷水的压用量约为1000 m3/h，与设计值相差较大，比单台供水泵的流量还要小，这给我们运行操作带来了很大的困难。
2 改造前运行方法及改造想法
2.1 改造前运行方法
实际生产过程中，二冷水供水泵为1用2备，通过出水电动蝶阀或检修阀来调节出水流量和压力，正常电动蝶阀或检修阀有一个阀门的开度保持在30°左右。目前的操作方式为，送连铸机二冷水前安排2名以上操作人员到连铸泵房，将电动蝶阀调至手动位，泵开启后，手动调节电动阀开度，将流量和压力调至生产需要值。送水过程需要40min，3名以上操作人员进行操作。这种运行模式带来的问题，1）送水时需要手动调节电动阀，使得操作过程时间较长；2）利用检修阀来调节出水流量，检修阀容易出现故障，给水泵和电动蝶阀的检修带来了隐患。
2.2 改造想法
我们准备采用电动调节阀代替现场的普通电动阀，这样我们可以通过PLC的控制实现在中控室操作台上对现场阀门开度的调节，大大缩短了操作时间。改造过程我们需要做的工作：1）用电动调节阀代替现用普通电动阀。2）增加PLC柜内模拟量控制模块。3）增加PLC控制线。4）修改PLC控制程序。整个改造的过程并不是很复杂投入也不是太大但可以大大减少生产事故率及设备故障率减轻现场操作人员的工作量，提高生产效率。
3 改造实施过程
3.1 硬件选型及安装
我们使用的电动调节阀是天二通调节型电动阀，型号：SMC-00/H3BC IN EPC。现场趁主线停产检修时，停泵拆下原有普通電动头，更换为调节型电动头。电动调节阀通过PLC输出模块输出4～20MA信号控制阀门的开停以及阀门的开度，同时实际阀门开度通过电动调节阀的内部模块输出4～20MA信号反馈给PLC输入模块传到后台机及显示画面，操作人员既可以实时操作也可以实时监控。PLC输入模块选用GE IC694ALG223 16点模拟量输入模块，PLC输出模块选用GE IC694ALG392 8点模拟量输出模块。由于考虑实际生产中1用1备即可满足生产我们准备每组改造2台共4台，所以每个PLC模块增加1块就可以满足要求，将两个PLC模块安装进原有GE PLC柜。同时新增加4根KVVRP 10×1.5的控制电缆，控制电缆顺着原有的电缆桥架铺设。
3.2 程序设计及调试
我以连铸二冷水1#泵为例介绍程序改造设计的过程。首先确定输入输出信号的改变对于新增的信号选择相应的地址。
1. PLC输入输出表
2. 程序设计
阀门开到位关到位以及过转矩信号和改造前一样，由阀门内部的行程开关控制，行程开关动作后将相应的信号反馈给原有的PLC输入数字量模块，PLC地址为I01252、I01221、I01222。 电动调节阀的阀门开度反馈信号为新增信号，将阀门输出的4～20MA信号反馈给新增的PLC模拟量输入模块。PLC地址为AI0003 。GE的画面程序通过识别地址I01252、I01221、I01222、AI0003的变化改变监控画面中电动阀门显示的状态。改造前开阀控制及关阀控制由GE画面程序的数字量信号控制，改造后阀门由模拟量信号控制，根据给定的模拟量大小来确定阀门的开度（由百分比表示），经过换算后有模拟量输出信号PLC地址AQ0003给定，由调节阀内部的控制模块接收进行阀门开度大小的控制。PLC程序设计见图：改造前开阀控制见图1，改造前关阀控制见图2，改造后的电动阀控制见图3。
图1 改造前开阀PLC控制图
图2 改造前关阀PLC控制图
3 程序实现及控制情况
改造后操作人员可以在监控上手动给定阀门开度，阀门打开后实际开度操作人员也可以通过监控画面获得。同时当阀门需要自动打开时系统自动将阀门开到30°停下，接着操作人员根据流量及压力的反馈及时手动调整阀门的开度。当结束供水时PLC会根据程序发出自动关阀指令，阀门将自动关闭至0°。
4 改造成果
改造前的主要问题和改造后情况进行对比见表1。
5 结论
由于在很多工程设计之初会按照需求的最大量设计，但是在实际投产后由于市场的变化，生产的产品可能也会和当初设想的有所变化，这样设备有时是刚好满足了生产需要，但有时则和生产需要相差很多。本单位的连铸二冷水供水系统设计则和现场需要相差很大，为了满足生产的需求最终不得不增加生产操作人员的操作复杂程度，和增加操作时间，但是这种状况也增加了设备事故和生产事故的发生率。为了改变这一现状我们进行了这项改造，改造后连铸二冷水供水系统满足了生产对于供水压力和流量的需求同时大大减少操作人员操作的复杂度和操作时间，降低了事故发生的几率，取得了很好的效果，同时改造成本不是很高。