双线高线电气自动化技术方案

双线高线电气自动化技术方案内容摘要：

21 10. ++公司的承诺 ...................................................................................................................................................................... 21 附 网络单线图 传动单线图 整流变压器选型方案 Page ： 4 ****钢铁公司高线工程电气自动化系统 技 术 方 案 1. 概述 ++公司根据《 ****钢铁公司高线工程电气传动 自动化系统设备任务书》及《工艺方案说明书》 ，并在总结我公司先后完成的“江西三型钢高线双线电控系统工程”，“无锡锡润双线高线电控系统工程”，“江苏永钢双线高线电控系统工程”， “邢台龙海钢铁公司双线高线电控系统工程”，“山西宇晋高线双线电控系统工程”，等项目经验的基础上，特制定出本技术方案。 ++公司的热 连轧 电控系统 ，在国内诸多大中型 钢铁企业的 实际 应用中被 证明是 成功 的 ； 并且 通过了国内 自控领域专家 的 签定。 经过对热连轧实际改造的锻炼与考验， ++公司 对热连轧工艺要求有了更加清晰 的 认识 、 对热轧 连轧 电气自动化控制有了成功 的经验。 众多热连轧工程的成功实践，表明 ++公司有能力、有实力、有经验承担本工程项目，并保证该生产线一次试车成功。 2. 工程范围 主轧线控制系统一套，其中主要包括 PLC控制系统、交直流传动系统、人机界面，负责设备成套供货、系统及应用软件设计、 安装 指导、调试和投运。 3. 线材热连轧电控系统的关键技术与理论依据 在钢材连轧机中， 为保证成品质量，以成品机架（末机架）为基准机架，保持其速度不 变，并作为基准速度设定，其前面机架速度根据金属秒流量相等的原理，自动按比例设定；在轧制过程中来自活套闭环控制的调节量、手动干预调节量，依次按逆轧制方向对其前面的各机架速度作增减，实现级联控制。 速度级联控制是连轧生产线电气控制思想的精华，它充分体现了钢材连轧生产的特点。 在轧制不同规格的钢材时，从轧制表中得到指定的末机架号，和该末机架在此规格最高轧制线速度 VLMax，及当前选择的轧制总量百分比 VL%，计算出末机架速度： 轧制基准速度 VLS ： (1) 式中 VL% 限制在 085%范围之内。 (为活套调节，手动干预调节及张力调节留有 15%的余量 ) 根据各机架秒流量相等的原理有： %LLMaxLS VVV nnnn VSVSVSVS   112211 ...Page ： 5 (2) 式中 S1 Sn为各机架孔形截面积； V1 Vn为各机架线速度； n为机架号。 由 (2)式得： (3) 由延伸率定义： 式中 En为 n机架的延伸率， En 1。 则有： (4) (4)式即为速度级联设定和级联调节的基本关系式。 由 (1)式计算出末机架速度，再根据 (4)式依次计算出前面各机架速度，即可实现速度的自动设定。 在轧制过程中，保持末机架速度不变，来自动操作或手动干预以及各机架间活套调节的调节量也遵循 (2)或 (3)式关系，对各机架速度进行调节。 根据线速度和电机转速之间的关系，即可求得电机转速设定值 N： (5) 式中： N：电机转速设定值 I：变速箱减速比 D：轧辊直径 V：轧辊线速度。 在钢材连轧线中，为保证成品质量，避免由于各种原因导致的推钢、拉钢，在机架之间设置了活套装置，而活套控制也是连轧机自动控制的关键之一。 活套是由于在机架间存储了多余轧线长度的轧件而引起的，也正是由 于这些多余的轧件，起到了对轧件推拉的有效缓冲。 在控制过程中，以活套套量为目标，以速度调节为手段，即可达到控制活套的目的。 具体方法为：当活套套量超过设定值时，就降低上游机架的速度；反之，则升高上游机架的速度，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 为活套套量差； Lt 为套量实际值； L0为套量设定值； t为采样时间。 对速度的调节量： 式中 VLt:调节输出值 KP: 比例调节系数 Ki: 积分调节系数 V0： 当前速度值 LMin:调控制死区套量值 LMax:调活套上极限套 量值。 我公司在活套控制上具有独特的方法，直接将活套扫描仪发出的套高模拟量值送入前一架直流电机的调速装置 6RA70，充分利用此装置内的工艺调节器直接调节速度，既节省了硬件设备，又实现了快速响应达到了调节量与给定值的完美配合。 此种控制方式属于 ++公司独创，避免了数据通过网络传输的滞后。 . 起落套控制 同样，活套起落也直接 影响到正常轧钢。 如果起套过早，轧件 未咬入下游机架，就会产生堆钢，堵钢，造成事故； 如果起套过晚，通常情况下会造成拉钢；如果落套过早，一般情况下会造成堆钢；如果落套过晚，将会产生带钢甩尾现象，严重 时 会影响到轧制节奏。 活套起落控制 通常 分为自动和手动两种方式。 原则上自动方式靠电机咬钢电流或热金属检测器作为检测信号，当活套相邻两机架同时含钢的瞬间起套；当活套相邻上游机架无钢瞬间落套。 但实际中应视具体情况一般需要采取起套延时和落套延时的办法效果较好。 手动方式一般在操作台上设起套 /落套按钮，人工操作控制活套起落。 为了避免在轧钢过程中活套高度值的动变引起轧机频繁调速，我公司在取样时间、取样数值上通过 6RA70进行特殊处理，保证了系统的稳定性。 粗中轧区微张力控制由电气控制系统采用电流记忆法原理实 现。 在轧件的轧制过程中利用自动化系统自动检测和分析轧机转矩的变化，根据轧机转矩的变化量从而计算出轧机之间形成的张力。 及时的修正轧机之间的速度关系，就能把轧机间的张力控制在最佳状态之内。 同时以级联调速的方式按比例调节上游其它机架速度。 微张力控制投入使用之后可以有助于提高粗中轧区轧件 M a xtM a xtM i ntitPM i nttLLtLLVLLLLKLKLLVV%50)1(Page ： 7 断面积的控制精度，从而使精轧区来料料形得到保证。 这一点尤其在轧大规格钢时极其重要。 （因为活套在甩机架时同时去掉） 微张力控制采用电流记忆法。 当一根钢头部咬入第 n架轧机，电动机动态速降恢复后 ,直到该块钢咬入第 n+1架前这段时间。 对于第 n架轧机而言，相当于无前张力的自由轧制，滤波后采样此时的轧制电流即视为自由轧制电流。 当该块钢咬入第 n+1架，且动态速降恢复后，滤波后再次采样此时电流，若两机架间存在张力偏差，必然有电流的偏差，根据电机学的有关公式，可以得到张力差： 上式中： Tn： 第 n架的张力偏差 i: 变速箱减速比 : 机械传动系统的传动效率 D: 轧辊直径 N: 第 n架的速度 Ne: 第 n架的额定速度 Cm: 满磁时的电机常数 In: 第 n架的采样电流 Io: 第 n架的自由轧制电流 Kn: 张力系数的给定值 由轧制要 求 则第 n架的速度调节量为： 上式中： Vn: 第 n架的速度 Vn+1: 第 n+1架速度设定值 En+1: 第 n+1架延伸率 Kp， Ki, Kd :PID常数 在钢坯咬入第 n架时，对轧制电流进行采样、滤波，作为自由轧制电流，钢坯咬入第 n+1架后至第 n+2架咬钢前，对第 n架轧机电流进行采样、滤波，按照上述公式计算张力偏差和对速度的   nnmen KIICNNDiT 02   )1(11 1    innidninpnnn TTKTKTKEVV25 N m mST nn Page ： 8 修证，调节第 n架及其以前的轧机速度，达到微张力状态，根据坯料的前进过程依次按照上述过程不断调节，全线所有微张力闭环控制的轧机达到微张力状态。 4. 方案 说明 （ 参照附图） 在该高线轧线网络方案的选取上，采取最适合于工厂实时控制的，并且在当今国内外应用率最高的 PROFIBUSDP网和 Industrial Ether网 (或 MPI网 )，分别用于现场控制和过程管理与监控。 整个自动化系统由三级控制系统和两层通讯网络构成。 三级控制系统由过程控制系统、基础自动化系统和调速传动控制系统构成，分别完成不同的控制功能。  INDUSTRIAL ETHERNET（工业以太 网） INDUSTRIAL ETHERNET网符合 IEEE802国际标准，连接简单，性能灵活，市场占有 率超过80%，已被世界各地广泛接受和应用。 传输协议 TCP/IP ISO 拓扑结构 总线，树形，星形 传输速率 10M 位 /秒 100M 位 /秒 站 数 不受限制，每个网络段 1024站 网络部件 工业以太网交换机、 多模光纤及连接附件  现场网 PROFIBUS网 PROFIBUS是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通讯与控制的现场总线技术。 可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通讯控制从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决 方案。 PROFIBUS现场总线技术是一种开放的，标准的，不依赖于生产厂家的总线。 而且可以将这些不同厂家的产品连在一根总线上。 PROFIBUSDP网，是一种高速低成本，用于设备级控制系统与分散式 I/O的通讯。 传输距离 ： 最大 传输速率 ： ~12Mbps 传输介质 ： 屏蔽双绞电缆 网络拓扑 ： 线性总线，两端带有源的总线终端电阻 站点数 ： 每分段 32站（不带中继器），最多 127站（带中继器） 插头连接 ： 9针 D型插头 Page ： 9 连轧线 共有 6台西门子 PLC控制 ， 分别为： 粗中轧 采用 1台 S7400PLC选用 CPU4162DP， 带本柜扩展， 控制范围：入炉、出炉、粗轧、 1飞剪、中轧、粗中轧机旁箱 、 2飞剪机旁箱 及粗中轧主操作台； 预精轧到吐丝机采用 1台 S7400PLC选用 CPU4162DP， 带本柜扩展， 控制范围： 2飞剪、预精轧、 预精轧机旁箱、 精轧、 精轧机旁箱、 3飞剪机旁箱、穿水机旁箱、夹送辊、吐丝机 及吐丝机旁箱； A线和 B线的 3飞剪各自采用 1台 S7300PLC选用 CPU3152DP, 控制范围： 3飞剪及碎断剪； A线和 B线的散冷及收集各自采用 1台 S7300PLC选用 CPU3152DP, 带本柜扩展，控制范围： 散冷操作台（包括保温罩）、集卷操作台、散冷风机机旁箱、佳灵装置、辊道变频、风机软起动及现场比例阀控制。 HM1 本方案配置轧线上位机 2台，精整上位机 2台，主电室上位机 1台，配有上位机台，采用WinCC ，具有实时监控、历史趋势图和报表、故障信息报警等功能以及良好的人机界面、丰富的图形库、过程控制功能块和数学函数等编 程手段。 性能指标  研华工控机  CPU P4/  内存 512MB  硬盘 80GB  操作系统 Windows 2020  图形软件 WinCC  网络接口 以太网卡  CRT 21英寸显示器 功能  轧线程序表、水冷程序表。