自动开浇控制系统是方坯连铸机控制系统的关键,它的成功开发具有非常重要的理论意义和应用价值。本论文结合东北大学与某钢铁总公司第三炼钢厂(以下简称三炼钢)合作进行的实际工程项目“开发新一代全自动高效方坯连铸机”。三炼钢已经引进意大利DANIELI公司方坯连铸设备,成功的应用于生产,但是设备投资和后期保养维护成本非常高,急需对开发自主知识产权的全自动高效方坯连铸机,解决原有铸机生产存在的主要问题:(1)某钢铁总公司第三炼钢厂部分不同型号的连铸机工艺和控制水平落后,急需改造升级;(2)新铸机适应生产钢种有局限性,不能多范围高质量的满足市场需求;(3)降低设备购置和保养维护所需资金,利于企业的市场竞争。针对上述实际工程开展硕士论文的研究工作,主要内容包括:(1)对意大利DANIELI公司方坯连铸机基本控制系统进行研究;(2)以自动开浇控制技术为突破口,开发液位动态稳定控制系统;(3)模糊控制作为PLC辅助控制应用到控制系统;(4)完成液位动态稳定控制系统在线优化和检测;在查阅大量资料、理论分析研究和现场调研的基础上,进行了面向于现场应用的设计和研制,其中完成的主要工作:(1)选定四级控制,PLC选用SIEMENS公司的S7-400型,监控系统软件选用Intouch7.0,通讯网络选用工业以太网Profibus现场总线;(2)液位检测系统设计和选型;(3)1-Fuzzy和2-Fuzzy模糊控制模块的设计和控制规则的优化;(4)连铸过程在线优化补偿和鼓肚现象判定;(5)PID增益值的在线设置;(6)塞棒执行机构改造。通过对硬件、软件、关键控制参数等内容的现场调试及实际数据的收集、分析、整理和优化,把上述各项工作成功的应用到生产时间中,改造后的铸机在连铸生产效率和产品质量等方面都有较大的提高,推广前景较好。在论文研究和工程应用的实践中,遇到了许多技术难题。首先,模糊控制应用到连铸过程控制是一个复杂的系统工程,模糊化、非模糊化、模糊子集设定和控制规则设计优化等必须满足连铸时变、非线性要求;其次,参数辨识、液位检测以及控制策略必须保证液位控制精度小于3mm;最后,通过模糊控制运算结果来调节PID控制器的放大系数Kp始终在理想的范围内,从而使控制系统达到对结晶器液位控制的要求。实际生产的情况也证明了本设计是成功的,实际控制的效果是很好的,满足了生产工艺的要求,保证了液位的平稳性及连续铸钢的可靠性和安全性,实现了全自动浇钢,提高了产品质量,大大减轻了操作工人的劳动强度。