【文章內容簡介】 21 10. ++公司的承諾 ...................................................................................................................................................................... 21 附 網(wǎng)絡單線圖 傳動單線圖 整流變壓器選型方案 Page ： 4 ****鋼鐵公司高線工程電氣自動化系統(tǒng) 技 術 方 案 1. 概述 ++公司根據(jù)《 ****鋼鐵公司高線工程電氣傳動 自動化系統(tǒng)設備任務書》及《工藝方案說明書》 ，并在總結我公司先后完成的“江西三型鋼高線雙線電控系統(tǒng)工程”，“無錫錫潤雙線高線電控系統(tǒng)工程”，“江蘇永鋼雙線高線電控系統(tǒng)工程”， “邢臺龍海鋼鐵公司雙線高線電控系統(tǒng)工程”，“山西宇晉高線雙線電控系統(tǒng)工程”，等項目經(jīng)驗的基礎上，特制定出本技術方案。 ++公司的熱 連軋 電控系統(tǒng) ，在國內諸多大中型 鋼鐵企業(yè)的 實際 應用中被 證明是 成功 的 ； 并且 通過了國內 自控領域專家 的 簽定 。經(jīng)過對熱連軋實際改造的鍛煉與考驗， ++公司 對熱連軋工藝要求有了更加清晰 的 認識 、 對熱軋 連軋 電氣自動化控制有了成功 的經(jīng)驗。 眾多熱連軋工程的成功實踐，表明 ++公司有能力、有實力、有經(jīng)驗承擔本工程項目，并保證該生產(chǎn)線一次試車成功。 2. 工程范圍 主軋線控制系統(tǒng)一套，其中主要包括 PLC控制系統(tǒng)、交直流傳動系統(tǒng)、人機界面，負責設備成套供貨、系統(tǒng)及應用軟件設計、 安裝 指導、調試和投運。 3. 線材熱連軋電控系統(tǒng)的關鍵技術與理論依據(jù) 在鋼材連軋機中， 為保證成品質量，以成品機架（末機架）為基準機架，保持其速度不 變，并作為基準速度設定，其前面機架速度根據(jù)金屬秒流量相等的原理，自動按比例設定；在軋制過程中來自活套閉環(huán)控制的調節(jié)量、手動干預調節(jié)量，依次按逆軋制方向對其前面的各機架速度作增減，實現(xiàn)級聯(lián)控制。速度級聯(lián)控制是連軋生產(chǎn)線電氣控制思想的精華，它充分體現(xiàn)了鋼材連軋生產(chǎn)的特點。 在軋制不同規(guī)格的鋼材時，從軋制表中得到指定的末機架號，和該末機架在此規(guī)格最高軋制線速度 VLMax，及當前選擇的軋制總量百分比 VL%，計算出末機架速度： 軋制基準速度 VLS ： (1) 式中 VL% 限制在 085%范圍之內。 (為活套調節(jié)，手動干預調節(jié)及張力調節(jié)留有 15%的余量 ) 根據(jù)各機架秒流量相等的原理有： %LLMaxLS VVV ??nnnn VSVSVSVS ???????? ?? 112211 ...Page ： 5 (2) 式中 S1 Sn為各機架孔形截面積； V1 Vn為各機架線速度； n為機架號。 由 (2)式得： (3) 由延伸率定義： 式中 En為 n機架的延伸率， En 1。則有： (4) (4)式即為速度級聯(lián)設定和級聯(lián)調節(jié)的基本關系式。由 (1)式計算出末機架速度，再根據(jù) (4)式依次計算出前面各機架速度，即可實現(xiàn)速度的自動設定。 在軋制過程中，保持末機架速度不變，來自動操作或手動干預以及各機架間活套調節(jié)的調節(jié)量也遵循 (2)或 (3)式關系，對各機架速度進行調節(jié)。根據(jù)線速度和電機轉速之間的關系，即可求得電機轉速設定值 N： (5) 式中： N：電機轉速設定值 I：變速箱減速比 D：軋輥直徑 V：軋輥線速度。 在鋼材連軋線中，為保證成品質量，避免由于各種原因導致的推鋼、拉鋼，在機架之間設置了活套裝置，而活套控制也是連軋機自動控制的關鍵之一?；钐资怯捎谠跈C架間存儲了多余軋線長度的軋件而引起的，也正是由 于這些多余的軋件，起到了對軋件推拉的有效緩沖。在控制過程中，以活套套量為目標，以速度調節(jié)為手段，即可達到控制活套的目的。 具體方法為：當活套套量超過設定值時，就降低上游機架的速度；反之，則升高上游機架的速度，采用 PI控制法，即套量差： ?Lt = Lt – L0 nnnn VSSV ?? ?? 11nnn SSE 1??nnn EVV ??1VDiN ???60Page ： 6 式中 ?Lt 為活套套量差； Lt 為套量實際值； L0為套量設定值； t為采樣時間。 對速度的調節(jié)量： 式中 VLt:調節(jié)輸出值 KP: 比例調節(jié)系數(shù) Ki: 積分調節(jié)系數(shù) V0： 當前速度值 LMin:調控制死區(qū)套量值 LMax:調活套上極限套 量值。 我公司在活套控制上具有獨特的方法，直接將活套掃描儀發(fā)出的套高模擬量值送入前一架直流電機的調速裝置 6RA70，充分利用此裝置內的工藝調節(jié)器直接調節(jié)速度，既節(jié)省了硬件設備，又實現(xiàn)了快速響應達到了調節(jié)量與給定值的完美配合。此種控制方式屬于 ++公司獨創(chuàng)，避免了數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡傳輸?shù)臏蟆? . 起落套控制 同樣，活套起落也直接 影響到正常軋鋼。如果起套過早，軋件 未咬入下游機架，就會產(chǎn)生堆鋼，堵鋼，造成事故； 如果起套過晚，通常情況下會造成拉鋼；如果落套過早，一般情況下會造成堆鋼；如果落套過晚，將會產(chǎn)生帶鋼甩尾現(xiàn)象，嚴重 時 會影響到軋制節(jié)奏。 活套起落控制 通常 分為自動和手動兩種方式。原則上自動方式靠電機咬鋼電流或熱金屬檢測器作為檢測信號，當活套相鄰兩機架同時含鋼的瞬間起套；當活套相鄰上游機架無鋼瞬間落套。但實際中應視具體情況一般需要采取起套延時和落套延時的辦法效果較好。手動方式一般在操作臺上設起套 /落套按鈕，人工操作控制活套起落。 為了避免在軋鋼過程中活套高度值的動變引起軋機頻繁調速，我公司在取樣時間、取樣數(shù)值上通過 6RA70進行特殊處理，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 粗中軋區(qū)微張力控制由電氣控制系統(tǒng)采用電流記憶法原理實 現(xiàn)。在軋件的軋制過程中利用自動化系統(tǒng)自動檢測和分析軋機轉矩的變化，根據(jù)軋機轉矩的變化量從而計算出軋機之間形成的張力。及時的修正軋機之間的速度關系，就能把軋機間的張力控制在最佳狀態(tài)之內。同時以級聯(lián)調速的方式按比例調節(jié)上游其它機架速度。微張力控制投入使用之后可以有助于提高粗中軋區(qū)軋件??????????????????? ??M a xtM a xtM i ntitPM i nttLLtLLVLLLLKLKLLVV%50)1(Page ： 7 斷面積的控制精度，從而使精軋區(qū)來料料形得到保證。這一點尤其在軋大規(guī)格鋼時極其重要。（因為活套在甩機架時同時去掉） 微張力控制采用電流記憶法。當一根鋼頭部咬入第 n架軋機，電動機動態(tài)速降恢復后 ,直到該塊鋼咬入第 n+1架前這段時間。對于第 n架軋機而言，相當于無前張力的自由軋制，濾波后采樣此時的軋制電流即視為自由軋制電流。當該塊鋼咬入第 n+1架，且動態(tài)速降恢復后，濾波后再次采樣此時電流，若兩機架間存在張力偏差，必然有電流的偏差，根據(jù)電機學的有關公式，可以得到張力差： 上式中： ?Tn： 第 n架的張力偏差 i: 變速箱減速比 ?: 機械傳動系統(tǒng)的傳動效率 D: 軋輥直徑 N: 第 n架的速度 Ne: 第 n架的額定速度 Cm?: 滿磁時的電機常數(shù) In: 第 n架的采樣電流 Io: 第 n架的自由軋制電流 Kn: 張力系數(shù)的給定值 由軋制要 求 則第 n架的速度調節(jié)量為： 上式中： Vn: 第 n架的速度 Vn+1: 第 n+1架速度設定值 En+1: 第 n+1架延伸率 Kp， Ki, Kd :PID常數(shù) 在鋼坯咬入第 n架時，對軋制電流進行采樣、濾波，作為自由軋制電流，鋼坯咬入第 n+1架后至第 n+2架咬鋼前，對第 n架軋機電流進行采樣、濾波，按照上述公式計算張力偏差和對速度的???????? ????? ? nnmen KIICNNDiT 02 ?? ?? ?)1(11 1 ??? ????????? ? innidninpnnn TTKTKTKEVV25 N m mST nn ???Page ： 8 修證，調節(jié)第 n架及其以前的軋機速度，達到微張力狀態(tài)，根據(jù)坯料的前進過程依次按照上述過程不斷調節(jié)，全線所有微張力閉環(huán)控制的軋機達到微張力狀態(tài)。 4. 方案 說明 （ 參照附圖） 在該高線軋線網(wǎng)絡方案的選取上，采取最適合于工廠實時控制的，并且在當今國內外應用率最高的 PROFIBUSDP網(wǎng)和 Industrial Ether網(wǎng) (或 MPI網(wǎng) )，分別用于現(xiàn)場控制和過程管理與監(jiān)控。整個自動化系統(tǒng)由三級控制系統(tǒng)和兩層通訊網(wǎng)絡構成。 三級控制系統(tǒng)由過程控制系統(tǒng)、基礎自動化系統(tǒng)和調速傳動控制系統(tǒng)構成，分別完成不同的控制功能。 ? INDUSTRIAL ETHERNET（工業(yè)以太 網(wǎng)） INDUSTRIAL ETHERNET網(wǎng)符合 IEEE802國際標準，連接簡單，性能靈活，市場占有 率超過80%，已被世界各地廣泛接受和應用。 傳輸協(xié)議 TCP/IP ISO 拓撲結構 總線，樹形，星形 傳輸速率 10M 位 /秒 100M 位 /秒 站 數(shù) 不受限制，每個網(wǎng)絡段 1024站 網(wǎng)絡部件 工業(yè)以太網(wǎng)交換機、 多模光纖及連接附件 ? 現(xiàn)場網(wǎng) PROFIBUS網(wǎng) PROFIBUS是一種用于工廠自動化車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設備層數(shù)據(jù)通訊與控制的現(xiàn)場總線技術?？蓪崿F(xiàn)現(xiàn)場設備層到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通訊控制從而為實現(xiàn)工廠綜合自動化和現(xiàn)場設備智能化提供了可行的解決 方案。 PROFIBUS現(xiàn)場總線技術是一種開放的，標準的，不依賴于生產(chǎn)廠家的總線。而且可以將這些不同廠家的產(chǎn)品連在一根總線上。 PROFIBUSDP網(wǎng)，是一種高速低成本，用于設備級控制系統(tǒng)與分散式 I/O的通訊。 傳輸距離 ： 最大 傳輸速率 ： ~12Mbps 傳輸介質 ： 屏蔽雙絞電纜 網(wǎng)絡拓撲 ： 線性總線，兩端帶有源的總線終端電阻 站點數(shù) ： 每分段 32站（不帶中繼器），最多 127站（帶中繼器） 插頭連接 ： 9針 D型插頭 Page ： 9 連軋線 共有 6臺西門子 PLC控制 ， 分別為： 粗中軋 采用 1臺 S7400PLC選用 CPU4162DP， 帶本柜擴展， 控制范圍：入爐、出爐、粗軋、 1飛剪、中軋、粗中軋機旁箱 、 2飛剪機旁箱 及粗中軋主操作臺； 預精軋到吐絲機采用 1臺 S7400PLC選用 CPU4162DP， 帶本柜擴展， 控制范圍： 2飛剪、預精軋、 預精軋機旁箱、 精軋、 精軋機旁箱、 3飛剪機旁箱、穿水機旁箱、夾送輥、吐絲機 及吐絲機旁箱； A線和 B線的 3飛剪各自采用 1臺 S7300PLC選用 CPU3152DP, 控制范圍： 3飛剪及碎斷剪； A線和 B線的散冷及收集各自采用 1臺 S7300PLC選用 CPU3152DP, 帶本柜擴展，控制范圍： 散冷操作臺（包括保溫罩）、集卷操作臺、散冷風機機旁箱、佳靈裝置、輥道變頻、風機軟起動及現(xiàn)場比例閥控制。 HM1 本方案配置軋線上位機 2臺，精整上位機 2臺，主電室上位機 1臺，配有上位機臺，采用WinCC ，具有實時監(jiān)控、歷史趨勢圖和報表、故障信息報警等功能以及良好的人機界面、豐富的圖形庫、過程控制功能塊和數(shù)學函數(shù)等編 程手段。 性能指標 ? 研華工控機 ? CPU P4/ ? 內存 512MB ? 硬盤 80GB ? 操作系統(tǒng) Windows 2020 ? 圖形軟件 WinCC ? 網(wǎng)絡接口 以太網(wǎng)卡 ? CRT 21英寸顯示器 功能 ? 軋線程序表、水冷程序表