热连轧机组电气自动化控制技术方案设计.docx

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1、热连轧机组电气自动化控制技术方案设计针对70Omm热连轧机组生产工艺要求，对其电气自动化控制进行方案设计：选用西门子6RR70系列全数字调速装置，西门子S7.400P1.C进行系统控制，组成二级网络控制：并刚述了精轧电气控制速度主令控制方式，提出了控制方案.1、工艺设备要求1.1.生产线示意图ft*2ftff1.5JS6纠XM日80不可里幄汽出I2Oi1.1.电轧根球无飞咻M机1ZM,，密机电tKM*4g.COSa+1.C0S)BhRC0ST3=1.wC0s8容流机电mww:Jo哂9)m9)上式中，因为a和b不能在线测量，需将其转换为对活套角q的表达式。Rsine-11+raarct-_-1.

2、i+Rcs6RSm8-I1+r电厂不无嬴考虑到活套*昆基本位于两机架的中间，可以近似的认为:,1.i+三Sinatga,cosQcos活套量一般为几十毫米，而两机架间的距离为几米，则整个力矩公式可简化为：2&24&7；三(Jm20(,1.ir)coiff)T1.BHyRcot1.vcoi:活套总力矩(单位为，应化成,才能计算活套张力电流)：1.3：活套支点到轧制线的高度：q：活套角;R：活套增长;r:活套鞋半径：1.:机架间间距:T：带钢张力:B:带钢宽度：H:带钢厚度:g：带钢比重；1.W：活套犍垂力矩（活套轴重力与活套臂长之积3带聘长力的计算公式如卜MP=CXS1.MD=ZXg11wu:J

3、Oagi.900:90i为减速比，g=9.81ms2o即：TCjrfZ=-g因为：CM力=9=9550乌1.n1襁机电斫山,fa活套电机的电枢电流按（1）式给定，即可保证在连轧过程中，活套张力恒定。活套投的撰动不但应紧密追随带钢，且应尽量显得灵活,易开易降。即活套机构应具有优良的追KS性能。从电力传动原理可以得知，为此目的，活套机构反映在按动轴的机构总惯量应尽可能地低些，因为活套瓶拐动的动态过程所需应力，是来源于带钢压迫活套辑的动态应力。在摆动过程中，热轧带钢所受应力（即张拉应力）已不仅仅是所设定的静态应力，而又附加上了推动活套机构摆动所需的动态张应力。即：T带=T设定DT动DT动为活套低摆动

4、时带钢所受张拉应力中的一个动态分量。按照动力学的规律，该动态分量与活套机构（包括活套电机、域速机、各连接轴、活套摆动相等部件）折算到撰动轴的总惯量成正比。3.5.7、 活套编码器的清零当活套编码器第一次安装、更换编码器后或操作工根据需要可对编码器进行机械电气零位校准,从而进行准确计数，活套编码器在校准时，1.I-1.7的校准命令（操作站发出）分别发出，校准过程分两步进行，其过程如下：第一步：手动方式卜.，将活套落到低位第二步：当操作人用确认活套着己下降到机械零位后，发出“清零请求”和“接收”信号（操作站发出P1.C将记下此时的编码器的二进制码值n,作为活套位置的基准，校准过程结束。3.5.8、

5、 格雷码的转换及活套角度的获得绝对值编码器的输入信号为格雷码，格雷码不能被计算机直接处理，需把格雷码转换成二进制码。格雷码的高位和二进制码的高位相同，其高位和次高位的异或运鸵得到二进制码的次高位，依次类推，即可得到格留码相对应的二迸制码.本系统活套编码罂选用绝对值编码器,输入信号为11位的格雷码，旋传周的数码为2048,转换后的二进制计数值转换为蔑筛舔瞪闺三圻蹒i储,输入信号为U领版m雕T的腿三传阳的三卅舶极为实际活觥物计尊公式如下：8:芸360+4,当20482n2noB寸2048+力/XMn,4t当nm:94V=KyAS根据的正负确定速度V的极性，的大小也可根据as的大小分段调整，并且使用

6、极限特性和死区特性。当4大于减速点时，M=Vm,当IAS小于死区值时，V=0.轻缝设定时压卜.输出控制示意图如下：V(mm)2)、当实际轻值小于设定短缝值时，具体过程如下： 先自动在设定较继值上加上附加值作为目标转维值 同D中描述，自动进行抬起操作，直至达到目标混缝值 当达到目标鞋缝值，II速度为零后，继续同1)中描述,自动进行压下操作,宜至达到最终的设定混缝值38、设置轧机的轧制力检测装置，用F自动校准轧机黑缝和对轧件的车身I力进行监视。需增力IH1.制力桶则传感器2X8套.3.9、设置轧机参数设定人机界面QmII).用于速度、辕缝、活套高度等轧制参数的设定，显示当前轧制数据等。4.电气传动

7、电气传动采用SIEMENS的交、直流全数字传动调速装置。直流主传动采用6RA70系列数字调速奘置，粮道交流电机传动采用MM440系列交流变频装置。1、 1、电机及传动装置4、 1.1、祖轧机组主传动电机及传动装置粗轧主传动为2台2500KW电机。若采用DC750V直流供电，电机额定电流至少4160A.因主回路电流过大,需采用6RA70数字调速装置进行并联控制，主从控制方式。每台电机选用四台6RA7095T1.Y62-0调速器并联。考虑电压为：830V考虑电流为：19001.=7600A,两台电机共计8套数字调速装置励磁装置2台：6R7031-6DS22-03AC400V125ADCIQ4.1.

8、2、 生产线电机及控制装置1 .粗轧立根低速直流电机1台(450KW),若采用DC75OV直流供电，电机额定电流大约700A;选1套装置6RA7093-4I.V62-0(3AC830VDCI50()A)2 .滚动飞剪电机及装置；滚动飞剪电机480Kw电机。若采用DC750V直流供电，电机额定电流大约800A。I套装置6RA709341.V62-0(3AC830VIXJ5(X)A)3 .精轧立辐电机及装置：1台250KW电机。若采用DC440V支流供电，电机额定电流大约720A。1套装置6RA7091-6FV62-O(3AC460VDC12(X)A)4 .精轧机组主传动电机及装置。精轧机组有4台

9、2200KW和4台2000KW共计8台电机。电机额定电压若采用IT75()V,传动装置采用6RA70数字调速装置。则：每台电机选用三台6RA7091.V624)调速瑞并联.(3AC830VI9()OADC4Q),考虑电压为:3AC830V,考虑电流为：190OX为5700A。8台电机共计24套全数字装为励磁装置8台：6R7O31-6DS22-O3C400V125ADCIQ5 .活套电机及传动装置；有7套活套电机，分别由1台22KW直流电机传动。若采川DC440V直流供电，电机额定电流大约65A.这是力矩轻惯量电机。装置选型为：6R7O31-6FV62-(X3C460VDCI25A),共计7套。

10、6 .卷取机电机及传动装置：两台160KW电机。若采用IJC440V直流供电，电机额定电流大约460A.装置选型为：6RA7087-6Fr62-0(3AC460VDC850A),共计2套。7 .考虑卸卷、打捆、运料小车等机械、液压、电气控制,辅助系统。8 .抠道电机传动电机及装置：驱道电机为交流电机，采用西门子MM440系列交流变频装置分组控制辑道电机组。 26组轴道(3.2KW)电机，选4台变频踹。选择类型：功率：30KW,额定输出电压：62A,订货号：6SE6440-2D33-OEI 56组棍道32KK)电机.选8台变频器“选择类型：功率：30KW,额定输出电压：62A,订货号：6SE64

11、4O-2AD33-OEAI120组我道(1.2KW)电机，选15日变频器。选择类型：功率：I1.KW,额定输出电压：26A,订货号：6SEM4O-2AD3I-ICA1共计27台变频器。4.2、 液压控制系统液压站、稀油润滑站泵用电机的控制拟选用固定式控制柜作为其控制设备,设备选型为ABB/施耐德或相当产品,通过ET200远程1/0实现，将这些非调速电机纳入P1.e控制系统中。4.3、 低压电器选型及控制柜制作低压电器选型为ABB/施耐曲或相当国内（常熟开关厂等）产品，具体的电器选型和柜体制作，在工艺、机械、液压等设备基本设计完成后考虑。5.基础自动化基础自动化由P1.C控制系统、ProiibU

12、SDPT业现场总线、工业以态网组成、HM1.操作系统、数据服务器、OpC服务器及管理站、工作站组成。基础自动化网络拓朴图见附图5.1 .P1.C控制系统P1.C控制系统按照功能划分为7个P1.C区域（功能）系统P1.CI:烘箱、除鳞、粗轧机及粗轧机前后辑道区域P1.e系统该区域P1.C系统主要功能a、加热炉前板坯传送里道控制b、板坯入炉的推钢设备c、加热炉控制d、板坯加热过程控制e、板坯出炉控制f、加热炉后传送短道控制g、除鳞箱控制鼠粗轧机前后转道控制i、粗轧机立较控制j、机轧机压下控制k、粗轧机咬钢及升速轧制低速抛钢控制（速度控制）1,5道次轧机过程控制HK粗轧机油、压力、水控制n、粗轧机换

13、辐控制P1.C2:推剪、（W导板、活套区域P1.C系统该区域P1.C系统主要功能a、，昆剪控制b、辐剪剪切长度控制c、APC侧导板自动定位控制d、活套电机控制e、活套套量检测及活套撰动再。角度动态控制f、通过活套调节实现微张力控制g、穿带起套控制h、甩尾收套控制P1.C3:精轧主传动控制区域P1.C系统该区域PIa系统主要功能a、生传动装置控制b、轧制速度秒流fit级速度控制c、轧机电机电流、电压、速度监视1、轧机主传动电机保护e、轧机换粒控制P1.C4:精轧机压下、立轻和精轧机控制、阀门区域P1.C系统该区域P1.C系统主要功能a.轧辘用下控制b、轧艇水平控制c、短缝调节d、立我控制e、阀门

14、控制f、AGC液压饲服白动厚度控制P1.C5:央送程1、卷取机1区域P1.C系统该区域P1.C系统主要功能a、夹送辑压卜.压力控制b、夹送柜速度控制c,切尾剪控制d、卷取机速度控制c、卷取机卷筒涨缩控制f、卷取机活动支掾控制g、卸卷小车控制h、助卷检控制i、钢卷打捆机控制j、钢卷输出机构控制P1.C6:夹送轮1、卷取机1区域P1.C系统该区域P1.C系统主要功能a、夹送ift三卜.压力控制b、夹送较速度控制c、切尾剪控制d、卷取机速度控制e、卷取机卷筒涨缩控制f、卷取机活动支撑控制g、卸卷小车控制h、助卷推控制i、钢卷打捆机控制j、钢卷输出机构控制k、称重和打印系统控制P1.C7:液压站、润滑

15、油、高压水等辅助系统区域P1.C系统该区域P1.C系统主要功能a、辅助液压系统控制b、润滑油系统控制c、高压水系统控制P1.C7系统要根据其中控制内容的工艺设备布胤区域做配置调整。5.2 ProfibusDP工业现场总线热连轧机组P1.C系统硬件采用S73（XV4（X）PIQ和ET200组成分布式I/O控制系统。在信号较集中的操作室及液压站采用远程ET200.P1.C主站与远程1/0站间采用PrOfibUSDP网络进行数据交换：P1.C与传动装置间通过PROF1.BUS-DP总线进行连接和通讯：这样可大星:减少现场配线及设备运行后的维护量。DP总线的物理介侦为光缆，其通讯速度最大为12M位.P

16、1.e用于全线顺序控制、位置控制、速度张力控制等.5.3 HM1.系统HMI系统采用股务器-客户机结构形式。系统由1台服务揩和56HMI客户机终端组成。服务器和客户机连接JI1.Switch.通过EthCrnCt网与P1.C进行数据交换。其中,烘箱1抬、粗轧操作台1台、精轧操作台3台、卷取操作台1台5.4 工程师站P1.C工程师站硬件采用一台便携式计算机，通过P1.BibUSDP实现对P1.C的编程、调试、监控和故障f找。传动工程师站硬件采川一台便携式计算机，实现对传动系统的编程、调试、监控和故障查找5.5一体化操作终端本系统在原料入口和成品出口处各安装一台一体化操作显示单元，用于原料确认、生

17、产计划显示（入口）和成品参数确认（出口）。操作显示单元通过PrOfibUSDP网实现与P1.C及服务涔等的数据交换。5.6 称重和打印系统在热连轧机组主操作室和出口端各配宜一台网络打印机，用于生产报表和产品标签打印：配置一台托利多称重装置，用于成品称困，称重装置通过RS42CPIP转换器连接到EthCmC1.以太网，实现与服务器及打印W1.fiiHo5.7 E1.hee1.以太网通讯网络Etherrtet以太网：通过Switch将各通讯设备相连，用于P1.C、HMI、网络打印机、称重系统及工厂管理级计算机间的通讯5.8 HMI介绍热连轧机组布主操作室内设置,台股务度和1台HM喀户机（MACHI

18、NEINTERFACE）,在其他操作台（室）共设3台HMI.在主电室内设置一工程师站。HM1.服务器和客户机通过EthCmCt网与P1.e相连。5.8.1 HM1.硬件配置（按最新配置） 操作室内HM1.使用5台研华工控机 Switch台 RS-422TCPIP转换器一台 EpSON激光打印机二台；为编程及调试，主电室P1.C工程师站配置台DE1.1.便携编程器传动系统便携“,算机一台（配DriVerMonitor工具软件）5.9标准软件S73014（X）编程软件STEP7V5.2编程软件，WINeCV6.0编程软件WINCCV6。编程软件完成的功能主要包括： 图形系统用于自由地组态画面，并完

19、全通过图形对象进行操作，图形对象具有动态属性并可对属性进行在线组态。 报警信息系统记录和存贮事件并予以显示；可自由选择信息分类、报表。变量存档接收、记录和压缩测量值：曲线和图表显示及进步的编辑功能. 报表系统川户自由选择一定的报表格式，按时间顺序或者事件触发来对住处操作、文档当前数据，进行川户报表输出。 处理功能用ANSIC语言编辑组态图形对象的动作，该编辑通过系统内部的C编译器执行。5.10HM1.系统的主要功能操作室内的HM主要对整个机组的参数进行画面监控及生产数据的设定，画面均为中文.包括:热连轧线生产流程批示；机组速度的设定与显示：轧机停下的设定旧示：各单机设备的速度、电压、电流显示：

20、轧制速度设定显示 电气传动系统的状态显示（启动、停止、正转、反转、故障等）：活套的设定及显示 来料规格的输入，包括来料的板坯重、宽度、材质、板厚等： 成品规格的输入，包括卷重、宽度、板厚等； 部分功能的投入/切除管理； 部分设备的测试和操作：机组报警信号显示； 各开口度、重含度犍缝的虚示： 生产报表的打印： 活套状态显示 液乐系统的状态品示 历史数据的记录 传动系统的电源合/分闸操作控制 液压、涧滑站的远程操作控制5.11、：级网络OPQR务器，管理计更机，工作站等组成。最终由用户要求确定.6 .传谈连礼生产依上设1个镇作台，携作点由机械I之根抠机械基本设计4!1.报作台和操作点台面均采用不锈

21、例并进行毛化处理,机组各掇作台、点均为援作从站，通过远程I/ORT200与主站PI迎打通讯，节妁费用.便予雉护；Ije作台放花主操作室内，除完成区域设名探作外，还要充或全微工作方式的送界，手动、H动选杯等：fc.张力的设置和M示.各操作门点列入如下： SU热炉区域榇住台 租扎区域舞作台f1.i1.iftKttf1.笫札区域探作台 片轧轧换料操作点 卷取区域舞作价 液乐拈舞作戏2个） 移世操作点7 .检元#为保证系统的可糕性照精度,所有的校刊元忤选用国外的产f其数I1.1.型号和生产花拈本i5t计审查时物定.1 1为满足系统的准确、可锚性,细时制也选用以通迤光电码2S.2 .2光电开关,接近开关从性价比的角度考龙，双选阳国外产丛.3 .3工业电视系统在操作室设K六台工业电视,7 .4热金网也超仪板压成将8啦1跟踪采用败企国收测仪8 .5iM检测仪桁5H带蛔汨小姓.不m依网仁科“彬/为回MP1.r9 .技术性能指标通机欠M商的闭环状1态H速精度nIO%.OI%;n5%:0.g;在弱段范闻0.05%：速度上升时（可：；转矩楠饿在n现时：25X;在对磁能困；笑；转矩上升时间I为5ns;转矩波动：2X.百分率是相对于i电物耐定特逊嫩定转处,10 其它9.】按地技术要求9.1.1保护接地M1.所有设备应科胴肿保护措值机组设和Mg地保护方*HWU三有设备均应叫蝴晒9.1.2屏蔽接地