【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 21 10. ++公司的承諾 ...................................................................................................................................................................... 21 附 網(wǎng)絡(luò)單線圖 傳動(dòng)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(dòng)化系統(tǒng) 技 術(shù) 方 案 1. 概述 ++公司根據(jù)《 ****鋼鐵公司高線工程電氣傳動(dòng) 自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備任務(wù)書》及《工藝方案說(shuō)明書》 ，并在總結(jié)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(wú)錫錫潤(rùn)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(tái)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(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，特制定出本技術(shù)方案。 ++公司的熱 連軋 電控系統(tǒng) ，在國(guó)內(nèi)諸多大中型 鋼鐵企業(yè)的 實(shí)際 應(yīng)用中被 證明是 成功 的 ； 并且 通過(guò)了國(guó)內(nèi) 自控領(lǐng)域?qū)＜?的 簽定 。經(jīng)過(guò)對(duì)熱連軋實(shí)際改造的鍛煉與考驗(yàn)， ++公司 對(duì)熱連軋工藝要求有了更加清晰 的 認(rèn)識(shí) 、 對(duì)熱軋 連軋 電氣自動(dòng)化控制有了成功 的經(jīng)驗(yàn)。 眾多熱連軋工程的成功實(shí)踐，表明 ++公司有能力、有實(shí)力、有經(jīng)驗(yàn)承擔(dān)本工程項(xiàng)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(dòng)系統(tǒng)、人機(jī)界面，負(fù)責(zé)設(shè)備成套供貨、系統(tǒng)及應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)、 安裝 指導(dǎo)、調(diào)試和投運(yùn)。 3. 線材熱連軋電控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)與理論依據(jù) 在鋼材連軋機(jī)中， 為保證成品質(zhì)量，以成品機(jī)架（末機(jī)架）為基準(zhǔn)機(jī)架，保持其速度不 變，并作為基準(zhǔn)速度設(shè)定，其前面機(jī)架速度根據(jù)金屬秒流量相等的原理，自動(dòng)按比例設(shè)定；在軋制過(guò)程中來(lái)自活套閉環(huán)控制的調(diào)節(jié)量、手動(dòng)干預(yù)調(diào)節(jié)量，依次按逆軋制方向?qū)ζ淝懊娴母鳈C(jī)架速度作增減，實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)控制。速度級(jí)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(diǎn)。 在軋制不同規(guī)格的鋼材時(shí)，從軋制表中得到指定的末機(jī)架號(hào)，和該末機(jī)架在此規(guī)格最高軋制線速度 VLMax，及當(dāng)前選擇的軋制總量百分比 VL%，計(jì)算出末機(jī)架速度： 軋制基準(zhǔn)速度 VLS ： (1) 式中 VL% 限制在 085%范圍之內(nèi)。 (為活套調(diào)節(jié)，手動(dòng)干預(yù)調(diào)節(jié)及張力調(diào)節(jié)留有 15%的余量 ) 根據(jù)各機(jī)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(jī)架孔形截面積； V1 Vn為各機(jī)架線速度； n為機(jī)架號(hào)。 由 (2)式得： (3) 由延伸率定義： 式中 En為 n機(jī)架的延伸率， En 1。則有： (4) (4)式即為速度級(jí)聯(lián)設(shè)定和級(jí)聯(lián)調(diào)節(jié)的基本關(guān)系式。由 (1)式計(jì)算出末機(jī)架速度，再根據(jù) (4)式依次計(jì)算出前面各機(jī)架速度，即可實(shí)現(xiàn)速度的自動(dòng)設(shè)定。 在軋制過(guò)程中，保持末機(jī)架速度不變，來(lái)自動(dòng)操作或手動(dòng)干預(yù)以及各機(jī)架間活套調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)量也遵循 (2)或 (3)式關(guān)系，對(duì)各機(jī)架速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。根據(jù)線速度和電機(jī)轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，即可求得電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定值 N： (5) 式中： N：電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)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(zhì)量，避免由于各種原因?qū)е碌耐其摗⒗?，在機(jī)架之間設(shè)置了活套裝置，而活套控制也是連軋機(jī)自動(dòng)控制的關(guān)鍵之一?；钐资怯捎谠跈C(jī)架間存儲(chǔ)了多余軋線長(zhǎng)度的軋件而引起的，也正是由 于這些多余的軋件，起到了對(duì)軋件推拉的有效緩沖。在控制過(guò)程中，以活套套量為目標(biāo)，以速度調(diào)節(jié)為手段，即可達(dá)到控制活套的目的。 具體方法為：當(dāng)活套套量超過(guò)設(shè)定值時(shí)，就降低上游機(jī)架的速度；反之，則升高上游機(jī)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(shí)際值； L0為套量設(shè)定值； t為采樣時(shí)間。 對(duì)速度的調(diào)節(jié)量： 式中 VLt:調(diào)節(jié)輸出值 KP: 比例調(diào)節(jié)系數(shù) Ki: 積分調(diào)節(jié)系數(shù) V0： 當(dāng)前速度值 LMin:調(diào)控制死區(qū)套量值 LMax:調(diào)活套上極限套 量值。 我公司在活套控制上具有獨(dú)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(jī)的調(diào)速裝置 6RA70，充分利用此裝置內(nèi)的工藝調(diào)節(jié)器直接調(diào)節(jié)速度，既節(jié)省了硬件設(shè)備，又實(shí)現(xiàn)了快速響應(yīng)達(dá)到了調(diào)節(jié)量與給定值的完美配合。此種控制方式屬于 ++公司獨(dú)創(chuàng)，避免了數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)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(guò)早，軋件 未咬入下游機(jī)架，就會(huì)產(chǎn)生堆鋼，堵鋼，造成事故； 如果起套過(guò)晚，通常情況下會(huì)造成拉鋼；如果落套過(guò)早，一般情況下會(huì)造成堆鋼；如果落套過(guò)晚，將會(huì)產(chǎn)生帶鋼甩尾現(xiàn)象，嚴(yán)重 時(shí) 會(huì)影響到軋制節(jié)奏。 活套起落控制 通常 分為自動(dòng)和手動(dòng)兩種方式。原則上自動(dòng)方式靠電機(jī)咬鋼電流或熱金屬檢測(cè)器作為檢測(cè)信號(hào)，當(dāng)活套相鄰兩機(jī)架同時(shí)含鋼的瞬間起套；當(dāng)活套相鄰上游機(jī)架無(wú)鋼瞬間落套。但實(shí)際中應(yīng)視具體情況一般需要采取起套延時(shí)和落套延時(shí)的辦法效果較好。手動(dòng)方式一般在操作臺(tái)上設(shè)起套 /落套按鈕，人工操作控制活套起落。 為了避免在軋鋼過(guò)程中活套高度值的動(dòng)變引起軋機(jī)頻繁調(diào)速，我公司在取樣時(shí)間、取樣數(shù)值上通過(guò) 6RA70進(jìn)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(shí) 現(xiàn)。在軋件的軋制過(guò)程中利用自動(dòng)化系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)和分析軋機(jī)轉(zhuǎn)矩的變化，根據(jù)軋機(jī)轉(zhuǎn)矩的變化量從而計(jì)算出軋機(jī)之間形成的張力。及時(shí)的修正軋機(jī)之間的速度關(guān)系，就能把軋機(jī)間的張力控制在最佳狀態(tài)之內(nèi)。同時(shí)以級(jí)聯(lián)調(diào)速的方式按比例調(diào)節(jié)上游其它機(jī)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(lái)料料形得到保證。這一點(diǎn)尤其在軋大規(guī)格鋼時(shí)極其重要。（因?yàn)榛钐自谒C(jī)架時(shí)同時(shí)去掉） 微張力控制采用電流記憶法。當(dāng)一根鋼頭部咬入第 n架軋機(jī)，電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)速降恢復(fù)后 ,直到該塊鋼咬入第 n+1架前這段時(shí)間。對(duì)于第 n架軋機(jī)而言，相當(dāng)于無(wú)前張力的自由軋制，濾波后采樣此時(shí)的軋制電流即視為自由軋制電流。當(dāng)該塊鋼咬入第 n+1架，且動(dòng)態(tài)速降恢復(fù)后，濾波后再次采樣此時(shí)電流，若兩機(jī)架間存在張力偏差，必然有電流的偏差，根據(jù)電機(jī)學(xué)的有關(guān)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(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)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(shí)的電機(jī)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(diào)節(jié)量為： 上式中： Vn: 第 n架的速度 Vn+1: 第 n+1架速度設(shè)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(shí)，對(duì)軋制電流進(jìn)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(duì)第 n架軋機(jī)電流進(jìn)行采樣、濾波，按照上述公式計(jì)算張力偏差和對(duì)速度的???????? ????? ? nnmen KIICNNDiT 02 ?? ?? ?)1(11 1 ??? ????????? ? innidninpnnn TTKTKTKEVV25 N m mST nn ???Page ： 8 修證，調(diào)節(jié)第 n架及其以前的軋機(jī)速度，達(dá)到微張力狀態(tài)，根據(jù)坯料的前進(jìn)過(guò)程依次按照上述過(guò)程不斷調(diào)節(jié)，全線所有微張力閉環(huán)控制的軋機(jī)達(dá)到微張力狀態(tài)。 4. 方案 說(shuō)明 （ 參照附圖） 在該高線軋線網(wǎng)絡(luò)方案的選取上，采取最適合于工廠實(shí)時(shí)控制的，并且在當(dāng)今國(guó)內(nèi)外應(yīng)用率最高的 PROFIBUSDP網(wǎng)和 Industrial Ether網(wǎng) (或 MPI網(wǎng) )，分別用于現(xiàn)場(chǎng)控制和過(guò)程管理與監(jiān)控。整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)由三級(jí)控制系統(tǒng)和兩層通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。 三級(jí)控制系統(tǒng)由過(guò)程控制系統(tǒng)、基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)和調(diào)速傳動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，連接簡(jiǎn)單，性能靈活，市場(chǎng)占有 率超過(guò)80%，已被世界各地廣泛接受和應(yīng)用。 傳輸協(xié)議 TCP/IP ISO 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 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(gè)網(wǎng)絡(luò)段 1024站 網(wǎng)絡(luò)部件 工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)、 多模光纖及連接附件 ? 現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng) PROFIBUS網(wǎng) PROFIBUS是一種用于工廠自動(dòng)化車間級(jí)監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層數(shù)據(jù)通訊與控制的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)?？蓪?shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層到車間級(jí)監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場(chǎng)通訊控制從而為實(shí)現(xiàn)工廠綜合自動(dòng)化和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能化提供了可行的解決 方案。 PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是一種開放的，標(biāo)準(zhǔn)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(shè)備級(jí)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(zhì) ： 屏蔽雙絞電纜 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)? ： 線性總線，兩端帶有源的總線終端電阻 站點(diǎn)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(tái)西門子 PLC控制 ， 分別為： 粗中軋 采用 1臺(tái) S7400PLC選用 CPU4162DP， 帶本柜擴(kuò)展， 控制范圍：入爐、出爐、粗軋、 1飛剪、中軋、粗中軋機(jī)旁箱 、 2飛剪機(jī)旁箱 及粗中軋主操作臺(tái)； 預(yù)精軋到吐絲機(jī)采用 1臺(tái) S7400PLC選用 CPU4162DP， 帶本柜擴(kuò)展， 控制范圍： 2飛剪、預(yù)精軋、 預(yù)精軋機(jī)旁箱、 精軋、 精軋機(jī)旁箱、 3飛剪機(jī)旁箱、穿水機(jī)旁箱、夾送輥、吐絲機(jī) 及吐絲機(jī)旁箱； A線和 B線的 3飛剪各自采用 1臺(tái) 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(tái) S7300PLC選用 CPU3152DP, 帶本柜擴(kuò)展，控制范圍： 散冷操作臺(tái)（包括保溫罩）、集卷操作臺(tái)、散冷風(fēng)機(jī)機(jī)旁箱、佳靈裝置、輥道變頻、風(fēng)機(jī)軟起動(dòng)及現(xiàn)場(chǎng)比例閥控制。 HM1 本方案配置軋線上位機(jī) 2臺(tái)，精整上位機(jī) 2臺(tái)，主電室上位機(jī) 1臺(tái)，配有上位機(jī)臺(tái)，采用WinCC ，具有實(shí)時(shí)監(jiān)控、歷史趨勢(shì)圖和報(bào)表、故障信息報(bào)警等功能以及良好的人機(jī)界面、豐富的圖形庫(kù)、過(guò)程控制功能塊和數(shù)學(xué)函數(shù)等編 程手段。 性能指標(biāo) ? 研華工控機(jī) ? CPU P4/ ? 內(nèi)存 512MB ? 硬盤 80GB ? 操作系統(tǒng) Windows 2020 ? 圖形軟件 WinCC ? 網(wǎng)絡(luò)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