粗轧区基础自动化系统培训教材.docx
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粗轧区基础自动化系统培训教材
1主要技术参数：
5
2粗轧区的设备组成及详细说明：
5
2.1E1/R1区设备：
5
2.1.1除鳞箱5
2.1.2除鳞辊道6
2.1.3E1前工作辊道7
2.1.4E1前侧导板：
8
2.1.5E1、R1间除磷箱9
2.1.6E1主机10
2.1.7E1AWC系统12
2.1.8R1轧机13
2.1.9R1后侧导板：
16
2.1.10R1后工作辊道16
2.2E2/R2区设备：
17
2.2.1E2前辊道17
2.2.2E2前侧导板主要技术参数：
18
2.2.3E2前除磷箱主要技术参数19
2.2.4E2主机主要技术参数19
2.2.5E2AWC系统19
2.2.6R2轧机20
2.2.7R2后侧导板主要技术参数：
22
2.2.8R2后所有辊道23
3粗轧区设备控制功能25
3.1粗轧区设备控制原则25
3.2粗轧区基础自动化级（L1）控制功能26
3.3自动轧钢过程：
26
3.3.1自动轧钢前设备的初始化27
3.3.2长坯轧制31
3.3.3短坯轧制44
3.4半自动轧钢过程44
3.5手动轧钢过程：
44
4粗轧区基础自动化系统硬件系统说明45
4.1粗轧区基础自动化系统的配置45
4.1.1粗轧区基础自动化系统配置45
4.1.2系统配置46
4.2轧线仪表配置50
5粗轧区基础自动化系统软件说明51
5.1PLC软件结构51
5.1.1主程序块52
5.1.2系统初始化程序块52
5.1.3读传动系统数据块53
5.1.4输入变换块53
5.1.5故障处理块53
5.1.6模拟轧钢程序块53
5.1.7轧件跟踪程序块53
5.1.8逻辑控制程序块53
5.1.9自动设定程序块53
5.1.10半自动设定程序块53
5.1.11手动控制程序块53
5.1.12顺序控制程序块53
5.1.13除磷自动控制程序块53
5.1.14速度控制块53
5.1.15微张力控制程序块53
5.1.16位置标定功能块53
5.1.17位置自动控制测试块53
5.1.18位置自动控制逻辑块53
5.1.19读TCS数据交换块53
5.1.20输出预处理块53
5.1.21写数据到传动装置功能块53
5.1.22写数据到TCS53
5.2TCS软件结构53
5.2.1GTYTCP53
5.2.2COMCO53
5.2.3AWC53
粗轧区基础自动化系统
培训教材
攀枝花新钢钒股份有限公司
热轧板厂
二○○四年三月
1
主要技术参数：
年产量：
250万吨。
钢种：
普碳钢、中碳钢、低合金钢、优质碳素钢、管线钢、不锈钢等。
来料厚度：
200mm
来料宽度：
700-1350mm
来料长度：
长坯9000-11000mm；短坯4250-5500mm
板坯重量：
最大23吨
出炉温度：
1150-1250度
粗轧坯的温度（R2出口）：
900-1050度
粗轧坯的厚度（R2出口）：
25-45mm
产品宽度偏差：
仅仅E1AWC投用0－7.5mm
E1\E2AWC都投用0－6.5mm
轧制速度：
R1：
0-4m/s；R2：
0-5m/s
2粗轧区的设备组成及详细说明：
粗轧区的设备包含从除鳞箱到热卷箱前工作辊道间的所有设备，按区域划分可分为E1/R1和E2/R2两个区，具体设备布置见图1。
2.1E1/R1区设备：
E1/R1区的设备有E1前除鳞箱、除鳞辊道、E1前工作辊道、E1前侧导板、E1前机架棍、E1、R1间除磷箱、E1主机、E1AWC系统、E1后机架棍、R1前机架棍、压下、R1主机、R1后机架棍、R1后侧导板、R1后工作辊道。
2.1.1除鳞箱
除鳞箱安装在出炉辊道的出口处，它作用是用高压水清除板坯在加热过程中生成的一次氧化铁皮。
为了防止氧化铁皮的飞溅，除鳞集管上要加铁箱。
2.1.1.1主要技术参数：
除鳞箱型式：
集管喷嘴式
板坯运行速度：
2m/s
集管分布型式：
上、下
集管数量：
前后各一排
集管直径：
150mm
集管长度：
1665mm
喷嘴数量：
上集管前排17，后排16；下集管前排17，后排16
喷射高度：
约190mm
喷嘴型号：
SGB846
喷嘴散射角：
26度
喷嘴安装角度：
15度
单个喷嘴流量：
1.817L/S
除鳞压力：
14.7～16Mpa
喷嘴布置间距：
中间90，边部85
2.1.1.2工艺说明：
除磷水的开、关由电磁阀驱动，其控制采用手动和自动两种方式。
●自动控制：
当板坯进入除鳞区时，除磷水自动打开；当板坯离开除鳞区时，除磷水自动关闭。
上述动作由HMD检得、检失信号控制，除磷箱到R1轧机的距离约20m左右，如果板坯为长坯（11000mm左右），那么R1第二道次轧制后带坯就会又返回除磷箱，此种情况下，除磷水不应打开。
●手动控制：
由操作工根据实际情况手动开、关除磷水。
2.1.1.3操作说明：
●一个“手动/自动”两位选择开关选择控制方式。
当轧线设备正常时选择自动方式，除磷水的开关由R1PLC自动控制。
当设备工作不稳定或轧件跟踪出故障时选择手动方式。
●一个“开水/关水”两位选择开关控制除磷水的开、关。
该选择开关仅仅在选择了手动方式之后才起作用。
2.1.1.4状态显示：
●在HMI上显示出高压水的安全水位
●在HMI上显示当前除磷水的实际压力。
2.1.2除鳞辊道
除鳞辊道安装在除磷箱的下边，它的作用是接受来自出炉辊道的板坯，并将其送往E1前工作辊道。
2.1.2.1主要技术参数：
传动方式：
直流电动机（两台）
电机型号：
ZZJ-808
电机功率：
2Χ37.3kw
电枢电压：
440v
电枢电流：
96A
额度转速：
575RPM
辊子数量：
4+5根
辊子直径：
400mm
2.1.2.2工艺说明：
其控制采用手动和自动两种方式。
●自动控制方式：
辊道速度应根据工艺要求分别控制。
当E1/R1区无钢时跟随R1主机的速度；当带钢进入除磷区时，为了快速运钢并使自动除磷得到很好的控制，辊道速度以2m/s的恒速运行；当带钢离开除磷区后辊道速度又跟随R1轧机的速度。
长坯轧制时，在R2轧N-1（N为末道次）道次时跟随R2轧机的速度。
●手动控制方式：
由操作工根据实际情况手动控制辊道的速度，其速度分为1m/s、1.5m/s、2m/s三个档次。
辊道可正转和反转。
辊道可由5#操作台（E1/R1操作台）控制，也可由新4#操作台（加热炉操作台）控制与出炉辊道联动，但5#操作台控制优先。
2.1.2.3操作说明
●一个两位选择开关选择“4#操作台／5#操作台”控制，正常情况下该开关选择在5#操作台位置，如果出现异常情况，该开关可选择4#操作台位置，那么加热炉的操作工才可对该辊道进行控制。
●在操作台上有一个七位的选择开关，用于手动控制该段辊道的正、反转，轧钢时该开关选择停止位（零位），该选择开关的位置如下：
快速反转中速反转慢速反转停止慢速正转中速正转快速正转
快速＝2m/s；中速＝1.5m/s；慢速＝1m/s
2.1.2.4状态显示：
在E1/R1的HMI上，应动态显示除磷辊道的速度基准和实际速度以及该辊道传动系统的状态和报警信息
在加热炉的操作终端上，应动态显示除磷辊道的速度基准和实际速度以及该辊道传动系统的状态和报警信息
2.1.3E1前工作辊道
E1前工作辊道安装在E1立辊轧机前，其作用是接受来自除磷辊道的板坯，并将其送往E1立辊轧机；接受来自E1立辊轧机的板坯，并将其反向送往E1立辊轧机。
2.1.3.1主要技术参数：
传动方式：
直流电动机（四台）
电机型号：
ZZJ-810
电机功率：
4Χ52kw
电枢电压：
440v
电枢电流：
132A
额度转速：
550RPM
辊子数量：
4+4＋4+3根
辊子直径：
400mm
2.1.3.2工艺说明：
E1前工作辊道的控制采用手动和自动两种方式。
●自动控制方式：
辊道速度跟随R1主机的速度。
长坯轧制时，在R2轧N-1（N为末道次）道次时跟随R2轧机的速度。
●手动控制方式：
由操作工根据实际情况手动控制辊道的速度，其速度分为1m/s、2m/s、4m/s三个档次。
辊道可正转和反转。
2.1.3.3操作说明
●在操作台上有一个七位的选择开关，用于手动控制该段辊道的正、反转，轧钢时该开关选择停止位（零位），该选择开关的位置如下：
快速反转中速反转慢速反转停止慢速正转中速正转快速正转
快速＝4m/s；中速＝2m/s；慢速＝1m/s
2.1.3.4状态显示：
在E1/R1的HMI上，应动态显示E1前工作辊道的速度基准和实际速度以及该辊道传动系统的状态和报警信息
2.1.4E1前侧导板：
E1前侧导板安装在E1立辊轧机前、E1前工作辊道上方，其作用是用于轧机轧制前、后的板坯导向，使板坯对中在轧制中心线上进行轧制。
2.1.4.1主要技术参数：
传动方式：
直流电动机
电机型号：
ZZJ-803
电机功率：
11.2kw
电枢电压：
220v
电枢电流：
61.6A
额度转速：
800RPM
侧导板型式：
电动齿轮齿条型
侧导板的开口度：
650-1550mm
侧导板的总长度：
9000mm
减速比：
201
定位精度：
±5mm
2.1.4.2工艺说明：
在R1奇道次轧制时，侧导板开口度较小；当R1偶道次轧制时，侧导板开口度较大。
其开口度按照板坯的宽度由二级计算机（L2）或操作工设定。
侧导板的电机轴上装有一台绝对值编码器和一台凸轮开关，绝对值编码器用于侧导板的位置检测，其检测值用于侧导板实际位置反馈，实现位置闭环控制；侧导板的反馈值也送到操作台的HMI上进行显示。
凸轮开关用于检测侧导板的最大、最小位置，对侧导板进行安全保护。
当侧导板最小位置检得后，侧导板向小不能移动，但可以往大方向移动，反之亦然。
需速度检测装置和速度控制系统对速度进行闭环控制。
E1前侧导板的控制采用手动和自动两种方式。
自动控制方式：
与E1/R1轧机联锁，具备位置自动控制。
手动控制方式：
由操作工根据实际情况手动控制侧导板的开口度，其移动速度为60-110mm/s（两侧）。
2.1.4.3操作说明
●一个两位选择开关选择“手动／自动”控制。
选择自动方式后，侧导板由基础自动化系统实现位置闭环控制；选择手动方式后侧导板的位置由操作工实行开环控制。
●在操作台上有一个七位置带自动返回的操作手柄，用于手动控制侧导板的开闭速度。
该速度手柄的位置如下：
快速打开中速打开慢速打开停止慢速关闭中速关闭快速关闭
快速＝110mm/s；中速＝90mm/s；慢速＝60mm/s（两侧）
该速度手柄有速度优先功能，即在侧导板自动控制方式下也可直接通过手柄来调整侧导板的开口度，当手柄返回停止位置后，则侧导板又具有位置自动控制功能。
2.1.4.4状态显示和HMI的操作：
在E1/R1的HMI上，应动态显示侧导板开口度设定值和反馈值、侧导板电气传动系统的状态和故障报警信息。
从HMI上可通过键盘输入侧导板开口度的设定值；可实现侧导板开口度的标定；还可进行APC测试。
2.1.5E1、R1间除磷箱
该除磷箱安装在E1主机和R1主机之间，其作用是用高压水清除板坯在运输和轧制过程中生成的二次氧化铁皮。
2.1.5.1主要技术参数：
除鳞箱型式：
集管喷嘴式
板坯运行速度：
1.2-4m/s
集管分布型式：
上、下
集管数量：
一排
集管直径：
133mm
喷嘴数量：
上集管12；下集管14
喷射高度：
约300mm
喷嘴型号：
SGB847
喷嘴散射角：
约30度
喷嘴安装角度：
15度
单个喷嘴流量：
1.817L/S
除鳞压力：
14.7～16Mpa
喷嘴布置间距：
110
2.1.5.2工艺说明：
除磷水的开、关由一电磁阀驱动，除鳞箱的除磷控制采用手动和自动两种方式。
自动控制：
当板坯进入除鳞区时，除磷水自动打开；当板坯离开除鳞区时，除磷水自动关闭。
由于不同品种的产品有不同的除磷制度，当R1进行3道次轧制时，有1、3道次均除磷和仅仅末道次除磷两种制度。
手动控制：
由操作工根据实际情况手动开、关除磷水。
2.1.5.3操作说明：
●一个“自动1手动/自动2”三位选择开关选择控制方式。
当选择自动1时，仅仅在轧末道次时才进行除磷自动控制；当选择自动2时，在轧所有奇道次时都进行除磷自动控制。
●一个“开水/关水”两位选择开关控制除磷水的开、关。
该选择开关仅仅在选择了手动方式之后才起作用。
2.1.5.4状态显示：
●在HMI上显示出高压水的安全水位
●在HMI上显示当前除磷水的实际压力。
2.1.6E1主机
E1立辊轧机安装在R1平辊轧机之前，其作用是奇道次时轧制带钢，将板坯压缩到所要求的宽度。
2.1.6.1主要技术参数：
传动方式：
直流电动机
电机型号：
ZZ1800-850
电机功率：
2000kw
电枢电压：
750v
电枢电流：
1930A
额度转速：
100/250RPM
减速比：
4.6808
最大轧制压力：
4900kn
最大轧制力矩：
1470kn.m
立辊直径：
900-1000mm
立辊辊身长度：
600mm
2.1.6.2工艺说明：
E1立辊轧机的控制采用单动和联动两种方式。
需速度检测装置和速度控制系统实现速度闭环控制。
联动控制方式：
立辊轧机跟随R1轧机的速度，奇道次时其线速度略低于R1主机的线速度，轧钢时必须采用该方式，以使E1/R1间形成微张力轧制。
单动控制方式：
由操作工根据实际情况手动控制立辊轧机的速度，其速度分为1m/s、1.5m/s、2m/s、2.5m/s四个档次。
立辊轧机为可逆运转，并设有爬行速度。
立辊轧机前、后有机架棍，机架棍可正、反转。
机架棍可单独运转，也可与R1轧机联动。
2.1.6.3操作说明
●一个两位选择开关选择“单动／与R1主机联动”控制，正常轧钢时该开关必须选择与R1主机联动，单动仅仅在检修或调试中使用。
●一个两位选择开关选择E1主机“正常／爬行”控制，正常轧钢时该开关必须选择正常，爬行仅仅在检查或调试中使用。
●一个两位选择开关用于E1主机主回路“合闸／分闸”控制。
●在操作台上有一个五位的选择开关，用于选择立辊轧机手动时的速度级别，轧钢时该开关选择停止位（零位）。
该选择开关的位置如下：
4级速度3级速度2级速度1级速度停止
4级速度＝2.5m/s；3级速度＝2m/s；2级速度＝1.5m/s；1级速度＝1m/s
●在操作台的下面有一个脚踏开关，它有两个模拟量输出和两个数字量输出。
模拟量用于立辊轧机手动速度基准及斜坡的给出，轧机所能达到的最大速度由选择的速度级别限幅；数字量是检测脚踏开关正反向的零位输出，用于正、反转基准值的联锁，即当反向脚踏开关零位没来时，轧机不能正转，反之亦然。
●两个按钮用于立辊主机速度微调升、降控制，每按一次按钮速度的调整量为速度基准的2%，最大调整量为速度基准的10%。
2.1.6.4状态显示：
在E1/R1的HMI上，应动态显示立辊轧机的速度基准和实际速度、轧制电流以及该轧机传动系统的状态和报警信息
2.1.7E1AWC系统
是由奥钢联提供的长行程液压控制系统，安装在现有立辊轧机侧压的螺杆上，具有位置自动控制、宽度自动控制等功能。
2.1.7.1HAWC液压缸主要技术参数：
液压缸数量：
4个
液压缸缸体直径：
380mm
液压缸活塞直径：
270mm
工作行程：
655mm
过行程：
15mm
总的行程：
670mm
工作压力：
240bar
每一个密封缸的最大压力：
270tons
在泵的作用下移动速度：
22mm/s
在蓄能器的作用下移动速度：
147mm/s（两侧）
2.1.7.2回拉液压缸主要技术参数：
数量：
2个
液压缸缸体直径：
180mm
液压缸活塞直径：
120mm
工作行程：
1500mm
工作压力：
160bar
最大移动速度：
147mm/s
2.1.7.3工艺说明：
在R1奇道次轧制时，侧压开口度较小；当R1偶道次轧制时，侧压开口度较大。
其开口度按照板坯的宽度由二级计算机（L2）或操作工通过HMI设定。
侧压的四个油缸每个无杆腔内分别装有一个位置传感器用于侧压的位置检测，其检测值用于侧压实际位置反馈，实现位置闭环控制；侧压的反馈值也送到操作台的HMI上进行显示。
侧压的四个油缸每个无杆腔和有杆腔内分别装有一个压力传感器用于侧压的压力计算，其检测值用于侧压的过负荷保护；每个压力值也送到操作台的HMI上进行。
E1立辊的控制采用手动、半自动和自动三种方式。
自动（半自动）控制方式：
其开口度设定值来自L2（HMIL1），TCS根据现场检查元件的检得与检失状况来控制侧压的开、闭，具备位置自动控制功能。
手动控制方式：
由操作工根据实际情况手动控制侧压的开口度，其移动速度为60-110mm/s（两侧）。
2.1.7.4操作说明
AWC系统的操作采用全新的开关、按扭及指示灯，且全部集成到现有操作台上。
●一个三位选择开关选择“就地／OFF/远程”控制。
选择就地后，就地操作台有效；选择OFF方式后，所有操作均禁止；选择远程方式后，主操作台有效。
●一个带灯按钮，该操作有效后，立辊自动运行到“HOME”位置，并点亮指示灯。
●一个带灯按钮，该操作有效后，启动AWC控制，并点亮指示灯。
●一个带灯按钮，该操作有效后，启动立辊的有关控制，并点亮指示灯。
●一个带灯按钮，该操作有效后，液压回路立即泄货，并点亮指示灯。
●一个带灯按钮，该操作有效后，立辊快速打开，并点亮指示灯。
●一个带灯按钮，该操作有效后，对立辊的位置进行点动控制，并点亮指示灯。
●一个普通按钮，该操作有效后，手动打开立辊。
●一个普通按钮，该操作有效后，手动关闭立辊。
2.1.7.5状态显示和HMI的操作：
在E1/R1的HMI上，应动态显示AWC系统开口度设定值和反馈值、AWC液压系统的状态和故障报警信息。
2.1.8R1轧机
R1轧机为四辊可用逆轧机，对板坯最多进行三道次轧制。
由机械压下装置和平辊轧机系统组成，传动侧、操作侧压下装置分别由两台直流电动机驱动；上、下工作辊也分别由两台直流电动机驱动，并采用机组供电。
2.1.8.1机械压下
R1机械压下安装在R1上支撑辊的上方，有压力检测装置，其主要作用是设定轧机上、下工作辊之间的辊缝。
2.1.8.1.1主要技术参数：
传动方式：
直流电动机（两台）
电机型号：
ZZJ-816
电机功率：
2×150kw
电枢电压：
220v
电枢电流：
748A
额度转速：
480/1200RPM
减速比：
11.75
最大开口度：
400mm
定位精度：
±0.8mm
2.1.8.1.2工艺说明：
压下是非常关键的设备，也非常容易出问题，需严密的位置极限对其保护。
压下传动侧和操作侧的电机轴上分别装有一台脉冲发生器和一台凸轮开关，脉冲发生器用于压下的位置检测，其检测值用于压下实际位置反馈，实现位置闭环控制；压下的反馈值也送到操作台的HMI上进行显示。
凸轮开关用于检测压下上抬的位置情况，对压下进行安全保护。
凸轮开关有提供四个位置的检测信号，辊缝从小到大依次为：
上抬减速点（辊缝为260mm）；换辊位置（辊缝为280mm）；大极限（辊缝为300mm）；超大极限（辊缝为320mm）。
当压下上抬减速点位置检得后，无论压下工作在什么方式，其速度基准降为20%；当压下换辊位置或大极限位置检得后，压下往上抬的速度基准置零，但能向下移动；当超大极限位置检得后，压下传动系统主回路分闸，说明已出现严重故障。
另外，在压下机械装置的顶冒上装有行程开关，当该极限位置检得后，压下传动系统主回路分闸。
控制采用手动和自动两种方式。
需速度检测装置和速度控制系统进行速度闭环控制。
自动控制方式：
与E1/R1轧机联锁，具备位置自动控制。
手动控制方式：
由操作工根据实际情况手动控制压下的开口度，其移动速度为2.5-22mm/s。
2.1.8.1.3操作说明
●一个三位选择开关选择“手动／换辊/自动”控制。
选择自动方式后，压下由基础自动化系统实现位置闭环控制；选择手动方式后压下的位置由操作工实行开环控制；如果需更换工作辊，压下必须选择换辊位。
●一个三位选择开关选择“传动侧／联动/操作侧”控制。
选择传动侧后，操作工可通过速度手柄单动传动侧（离合器应脱开）；选择操作侧后，操作工可通过速度手柄单动操作侧（离合器应脱开）；选择联动方式后，压下由基础自动化系统实现位置闭环控制或由操作工手动控制压下的升降（两侧同时移动）。
●一个两位选择开关用于离合器的合、分控制。
●一个带灯按钮用于压下换辊时自动抬升的控制。
当需要更换工作辊或支撑辊时，操作工在停轧后按一下该按钮，压下自动抬升到换辊位置（辊缝为280mm）后停车，同时指示灯亮。
●在操作台上有一个七位置带自动返回的操作手柄，用于手动控制压下的升降速度。
该速度手柄的位置如下：
快速抬升中速抬升慢速抬升停止慢速下降中速下降快速下降
快速＝22mm/s；中速＝8mm/s；慢速＝2.5mm/s
该速度手柄有速度优先功能，即在压下自动控制方式下也可直接通过手柄来调整压下的辊缝，当手柄返回停止位置后，则压下又具有位置自动控制功能。
2.1.8.1.4状态显示和HMI的操作：
在E1/R1的HMI上，应动态显示压下辊缝设定值和反馈值、压下电气传动系统的状态和故障报警信息，连接压下传动侧、操作侧离合器的合、分状态。
从HMI上可通过键盘输入压下辊缝的设定值；可实现压下辊缝自动压靠清零；还可进行APC测试。
2.1.8.2R1主机
R1轧机与立辊轧机靠近布置，并在E1轧机的出口处，它的作用是对板坯进行水平轧制，达到要求的板坯厚度。
2.1.8.2.1主要技术参数：
传动方式：
直流电动机
电机型号：
ZZ2500-1350
电机功率：
2×3250kw
电枢电压：
800v
电枢电流：
4450A
额度转速：
50/100RPM
减速比：
最大轧制压力：
19600kn
最大轧制力矩：
250t.m
调零压力：
300t
工作辊直径：
900-950mm
支撑辊直径：
1300-1400mm
轧辊身长度：
1550mm
2.1.8.2.2工艺说明：
在轧钢时，R1轧机的速度为主令，其它速度控制型设备必须跟随其运转。
当轧长坯时（板坯长为11mm左右），R1轧机在R2轧n-1（n为R2末道次）道次时跟随R2轧机的速度。
R1轧机换辊后，必须进行辊缝调零，以消除机械间隙和弹跳的影响。
其控制采用手动和自动两种方式。
需速度检测装置和速度控制系统进行速度闭环控制。
自动控制方式：
速度基准由2级计算机或操作工给出。
手动控制方式：
由操作工根据实际情况手动控制R1轧机的速度，其速度分为1m/s、1.5m/s、2m/s、2.5m/s、3m/s、3.5m/s、4m/s七个档次。
R1轧机为可逆运转，并设有爬行速度和准确停车系统。
R1轧机前、后有机架棍，机架棍可正、反转。
机架棍可单独运转，也可与R1轧机联动。
2.1.8.2.3操作说明
●一个两位选择开关选择“手动／自动”控制。
当E1/R1区选择自动轧钢方式后，该开关需选择自动位置；当E1/R1区选手动或择半自动轧钢方式后，该开关需
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