冷轧自动化系统综述文档格式.docx

1、在生产的轧制过程中，通过采用反映轧制过程变化规律的数学模型、自动控制装置、计算机及其控制程序等，使各种过程变量（如流量、温度、张力和速度等）保持在所要求的给定值上，并合理地协调全部轧制过程以实现自动化操作的一种先进技术。由于对冷轧薄板质量的要求越来越严，因此计算机控制系统已是冷连轧不可缺少的组成部分。二级计算机系统在生产中的作用：它利用材料跟踪功能来支持生产；利用模型计算出设置值，并把这些设置值送到现场级，这样可以减轻现场控制系统的压力，也可以统一产品质量；利用神经网络可以多次计算设定点来优化产品；并且可以使操作简单化，解放了大量的劳动力，日志功能可以给工程师等人提供技术参数支持；所以二级计算

2、机实现了现代的、先进的工业自动化。过程自动化控制级，主要任务有：与上下级的通讯：过程自动化控制机提供与现场级的通讯接口，提供与生产管理控制系统的接口。和以上系统高效通讯，协调各部分间的数据传递。数据管理功能：过程控制系统在生产过程中管理的数据主要有：不随生产过程变化的数据（如带钢原始数据信息，生产线全线张力设定参数、拉矫机设定参数等等）；生产过程中收集统计的数据，对现场控制级所采集的生产线状态和工艺参数、生产数据进行处理，并进行相应的数据格式转换和组装，形成可被三级系统接受的数据信息，并把数据传递给现场控制级；随生产过程变化的数据（如生产计划数据、带钢跟踪数据）。带钢的跟踪功能：跟踪带钢在生产

3、线的运动过程，通过带钢的跟踪功能能对现场生产状态时时监控。轧制规程的选择和设定值计算功能：生产设定值计算功能主要是对生产过程中的延伸率、压下量、张力等进行计算。数据统计功能：对生产过程中每个钢卷的生产过程数据进行统计，并将数据保存在数据库中，以备以后查询和管理。其次对生产过程中的能源介质消耗进行统计。其次，过程控制系统的功能还有：数学模型的自学习、缺陷管理、记录与打印报表等。冷轧项目的生产线包括：酸连轧生产线，脱脂、罩退生产线，单机架和双机架平整生产线，镀锡线及其拉轿重卷线。针对每个生产线的生产工艺的异同，过程自动化控制系统就每条线的配置也有差异，以酸洗生产线为例简单介绍一下过程控制系统的配置

4、： 酸洗生产线硬件配置：序号设备名称设备型号1服务器HP DL580系列2HMI客户机HP Pavilion p7-1035cn3交换机D-Link/友讯 DES-1026G 24口 快速以太网交换机 2个千兆接口4打印机HP Color Laser Jet CP2025酸洗过程自动化控制系统的软件配置详单：软件名称软件类型Windows 2008 Server R2系统软件Visual Studio 2010简体中文专业版应用软件Tred Micro Client/Server security for SMB最新版本Office 20105SQLDeveloper6中间件通讯平台7PCan

5、ywher其酸洗线网络配置图如下图所示：2.2基础自动化部分基础自动化系统（L1级）主要由PLC，远程I/O 和HMI 组成，控制生产线的运行。其功能主要包括生产线的各种传动控制，工艺和仪表的开环和闭环控制，采集生产线的重要状态信息，质量数据和消耗量数据，并报送二级系统。提供操作员画面，方便生产线的操作和维护。其中HMI是基于服务器和客户机原理，相互之间以及与自动化系统之间通过快速以太网连接。服务器负责过程通讯，数据存储以及与客户机通讯。客户机作为操作站，显示服务器发来的数据，接受操作工的输入并传送给服务器。同时采用SIEMENS WinCC（Windows Control Center窗口控

6、制中心）系统软件包作为HMI 的核心软件，具有实时监控、历史趋势图和报表、故障信息、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、数据采集、监视和控制自动化过程的强大功能，是基于个人计算机的操作监视系统。冷轧项目所用到的基础自动化控制系统所用到的产品介绍:冷轧项目各个生产机组的基础自动化系统主要采用SIEMENS 的S7-400 系列PLC 和WinCC 系统，由SIEMENS 提供。包括S7-400/S7-300/TDC PLC 主控制器以及ET200 远程I/O 站。这些PLC 控制系统与人机接口的WinCC 均为西门子公司产品，所以控制系统在以太网及ProfibusDP 网通讯

7、上比较简单、易维护。1、SIMATIC TDCSIMATIC TDC CPU 为64 位RISC 处理器、266M Hz 时钟频率、32Mbyte SDRAM内存，最短循环扫描时间100s，典型值为0.3 ms，典型浮点运算时间0.9s（乘法）。最快控制周期可小于1ms，适合于应用在分布式生产过程的快速系统中。硬件集成化程度高，百分之百的工业级芯片，适用于各种温度环境和工业现场环境。 图1 SIEMENS TDC 2、SIMATIC S7 PLCSIMATIC S7 系统是为生产和过程自动化而设计的，其拥有一个较高的处理速度和优秀的通讯性能。即使在恶劣、不稳定的工业环境下，全封闭的模块依然可正

8、常工作。结合SIMATIC 的编程工具，使得SIMATIC S7 的组态和编程都十分简便，在工程应用中占有了很大的比例。S7-400 是具有中高档性能的PLC，采用模块化无风扇设计，适用于对可靠性要求极高的大型复杂的控制系统。v 图2 SIEMENS S7-400 PLC3、ET200 的配置自动化系统中现场 I/O 信号的采集采用SIEMENS 公司的ET200M 产品。ET200 是一个模块化的I/O 站，具有IP20 的保护等级。由于它可接的模板范围很广，因此，ET200 适合于特殊的和复杂的自动化任务。ET200 是Profibus-DP 现场总线上的一个从站，最大的传输速率是12Mb

9、ps。在基础自动化控制系统中，采用了大量的ET200 用于主操作室内操作台、部分机旁操作台箱、PLC 远程I/O 柜，这些ET200 通过Profibus-DP 网与PLC 相连，这样大大减少了现场I/O 接线，提供了系统的可靠性，同时也降低了用户投资。图3 ET200远程I/O系列产品4、HMI监控软件本工程采用的 SIEMENS WinCC（Windows Control Center窗口控制中心）系统软件包是HMI 的核心软件，具有实时监控、历史趋势图和报表、故障信息、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、数据采集、监视和控制自动化过程的强大功能，是基于个人计算机的操作

10、监视系统。其显著特点就是全面开放，在Windows 标准环境中，它很容易结合标准的和用户的程序建立人机界面，精确地满足生产实际要求，确保安全可靠地控制生产过程。WinCC 还可提供成熟可靠的操作和高效的组态性能，同时具有灵活的伸缩能力。因此，无论简单或复杂任务，都能胜任。5、针对我厂冷轧项目生产机组基础自动化配置介绍1）酸洗冷连轧机组本机组配置了6套SIMATIC S7-400系统,3套SIMATIC TDC系统和2套SIMATIC S7-300系统。其中分别用于酸洗入口控制（SIMATIC S7-400）、酸洗工艺段控制（SIMATIC S7-400）、酸洗出口控制（SIMATIC S7-4

11、00）、酸洗介质系统控制（SIMATIC S7-400）、轧机机架控制（SIMATIC TDC）、轧区工艺控制（SIMATIC TDC）、GDM 网络通讯（SIMATIC TDC）、轧机辅助控制（SIMATIC S7-400）、轧机出入口控制（SIMATIC S7-400）、轧区公辅系统控制（SIMATIC S7-400）、酸洗区急停控制（SIMATIC S7-300）和轧区急停控制（SIMATIC S7-300）2）单双机架平整机组单机架平整机组配置了1套S7400系统和1套TDC系统。其中S7400用于控制：顺序控制和辅助系统；TDC系统分别用于控制：主令控制和机架控制。双机架平整机组配置

12、了1套S7400系统和1套TDC系统。TDC系统分别用于控制主令控制和机架控制。2.3传动部分冷轧工程传动主要采用TMEIC与西门子公司产品，其中东芝三菱电机工业系统（北京）有限公司，由东芝株式会社和三菱电机株式会社组成的合资公司，是世界领先的工业电气和自动化系统设计，工程，制造及研发的供应商。酸洗线示意图：使用辅助传动的生产线轧机线示意图：主要是主传动的应用场所TMDrive-70 传动采用三电平 PWM 脉宽调制，全数字矢量控制的整流器（交流-直流）和逆变器（直流-交流）构成的传动系统，适用于主轧机传动等大功率传动系统。 注入增强栅晶闸管（IEGT） 是一种新型电压驱动型元件，它具有管压降

13、低和开关速度 高的优点。根据实际情况可选择使用鼠笼电机或同步电机。以下是主传动系统的列表。应用数量电机功率电机转速传动类型传动配置Mill Stand 13000 kW300/900 r/minTMdrive-70（Conv+Inv）1x 10MVA（Conv）2x 8MVA（Inv）Mill Stand 24200 kW400/1000 r/minMill Stand 31x 8MVA（Conv）1x 8MVA（Inv）Mill Stand 4Mill Stand 53x 8MVA（Inv）Tension ReelNo.12000kW285/1060 r/minNo.2TMdrive-10e

14、2 IGBT PWM 逆变器本系列逆变器使用 IGBT 器件，2 电平脉宽调制（PWM）输出。传动设备满足 NEMA1/IP-20 防护等级，室内落地安装，前开门结构，可背对墙面或者其他设备安装。柜体带有上下金属走线槽。传动设备可以在设备列表中的额定容量下正常工作。该系列产 品的基本特性为： 最大输出频率为 200 Hz 功率范围为 2kVA2400kVA 输出电压等级为 400/460V 及 575/690V 两种规格逆变单元为抽屉式或者独立柜体式安装。多层抽屉单元及独立柜体内部的功率 单元均具有滑轨，便于拆卸维护 直流进线侧采用公共直流母排形式 连接交流电机和逆变单元的电缆，使用下出线形式

15、，在逆变柜底部接线 控制电源电缆从传动装置底部进入柜内 柜体高度 2100mm，柜体深度 605mm，标准单柜宽度为 800mm 或 600mm控制特性： 内置高性能 32 位微处理单元 PP7EX 速度控制范围：- 矢量控制： 0% to 100%- 无速度传感器矢量控制（驱动单台电机）： 3% to 100%- 无速度传感器矢量控制（驱动多台电机）： 5% to 100% 弱磁控制： 1:3 max. （可选 1:5 max.）- 无速度传感器矢量控制（驱动单台电机） 1:1.5 无速度传感器矢量控制（驱动多台电机） 1:1.2 控制方式; 速度控制，转矩控制- 无速度传感器矢量控制： 速度控制 速度控制精度：- 带脉冲式编码器矢量控制： 额定转速的+/- 0.01 %- 带速度解析器矢量控制： 额定转速的+/- 0.1 % 额定转速的+/- 0.2 % 额定转速的+/- 1.0 %展 维护和配置用接口： 传动装置可操作面板，带液晶显示，状态指示灯和数模转换监视端子。 适用于 Windows 操作系统的维护和配置工具。 RJ-45 接口用于就地维护