新疆浦全带钢电控系统操作说明.docx

1、新疆浦全带钢电控系统操作说明新疆浦全钢铁制品有限公司带钢连轧生产线电控系统操作说明书天津锐特机电有限公司2008年5月第一章 工程综合描述.3第二章 电控设备介绍.5第三章 控制原理介绍.10第四章 HMI画面操作说明.13第五章 操作台、操作箱操作说明.27第六章 常见故障排除.29第七章 精整PLC操作说明31第一章 工程综合描述一、自动化系统配置本系统中的自动化控制系统采用SIEMENS的S7-400PLC，采用集中分布式的网络结构构成满足热连轧的全过程的自动化系统，符合现代控制理论要求的标准、开放的控制思想。采用工业计算机和HMI监控软件组成的二级计算机控制系统对轧制生产线的各种数据和

2、信号进行显示和记录，HMI监控软件采用SIEMENS的最新的WINCC V6，它能够充分兼容和更有效地发挥西门子PLC的强大功能。精轧操作台I/O都采用德国WAGO公司的750远程I/O系统，与CPU414构成PROFIBUS-DP工业现场总线系统。所有的远程I/O的数据采集与传输都通过PROFIBUS-DP来完成，这样不仅节省了大量的电缆费用，而且大大提高了数据采集的可靠性。各个轧机的逻辑远程I/O由6RA70全数字直流调速装置通过PROFIBUS-DP网络与S7-400PLC进行通讯。（注：PROFIBUS是一种用于工厂自动化现场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

3、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。）HT1与HT2、HT3，HT4与HT5，HT6与HT7,通过SIEMENS的自由口通讯USS来进行网络通讯。粗轧区的MCC，和辊道的控制采用西门子200PLC进行逻辑控制。二、传动系统配置直流传动系统全部采用西门子公司最新一代的6RA70全数字直流调速装置.精轧机，卷曲传动控制为磁场可逆，以西门子6RA70为核心，采用大功率柜结构，二者通过可靠的嫁接技术共同组成电机的调速装置。活套采用6RA70电枢可逆四象限的原装装置。注：以上所有直流调速装置均已经过我公司的授权修改，不用向西门子公司

4、购买密码就能够随意使用其内部的SOO自由功能块。6RA70装置本身提供了对传动系统完备的监控保护与故障自诊断功能。可检测缺相、过压、欠压、过流、过载、堵转、超速、测速故障、失磁、欠磁等各种控制系统故障。三、6RA70扩容简介6RA70装置的扩容改造方式随着国产可控硅技术水平、可靠性的不断提高而被越来越多的用户接受，低廉的价格，方便的维护使其在工业生产中充满了活力。6RA70装置的扩容存在的方式根据各个自动化集成商的特点各有不同，但其基本构成是完全一致的。这就是触发脉冲的隔离与放大、检测信号的采集以及大功率整流柜等。其中涉及系统可靠性的关键有两个部分。 脉冲隔离与放大接口 功率柜脉冲功率与放大接

5、口是连接6RA70与功率柜的重要环节，其可靠性直接影响到设备的运行。众所周知当触发脉冲在系统运行时产生干扰，会使系统出现交流环流情况，此种情形下供电电网将被瞬时相间短路，烧毁可控硅。由于目前国内采用的可控硅为流控型晶闸管，因此其实际上为可控导通不可控关断，这样几种因素就能导致其出现逆变颠覆的危险。其中最可能出现的就是在正反组切换过程中脉冲的突然丢失。因此不难看出脉冲隔离与放大环节可靠性的重要。大功率整流柜是直流传动系统的具体执行机构，可靠、出力大、耐冲击负荷也就成了检测功率柜的重要标准。因此在选择器件及压接工艺、风道设计上成了功率单元的关键技术。在这一点上，我们选择了国内合资公司生产的可控硅，

6、并在散热器加工、压接、检测全程监控、保证可靠。功率柜风道及结构是我公司在总结国内较先进的几家大公司的基础上，从新优化设计出来的，具有风道短、体积小散热好的特点。第二章 电控设备介绍以下将介绍电控柜中具体元件的作用,如何正确的使用、维护,以及一些应注意的事项。一些常用的电气元件,如空气开关，继电器等众所周知，在这里概不赘述。(1)直流调速装置6RA70由于6RA70本身的结构复杂,功能强大,所以在这里我只能做一个简单的介绍。具体更详细的介绍请参照它的说明书。6RA70主要由以下几大部分组成:1.简易操作面板PMU,由三个键和一个数字显示屏组成。三个键的使用方法如下:70送电后最先显示的符号代表它

7、本身的状态,状态代表的意义请参照第十章参数表的R001参数。而就本系统而言,没有上网的装置应显示o7.0,上网的装置应显示o7.1。如果比7更高的状态说明现在整流器不具备开车的条件,应首先检查网络是否接通。在显示的状态下按一下P键,就进入参数的列表,从R000开始直到n999。按上键,下键能搜索到要观察或修改的参数。按P键进入修改参数的参数,如果参数有变址,按上键或下键选择变址,再按P键就入修改状态。按上键,下键修改参数。修改后按P键确认。出现故障按一下P键,可以故障复位。把报警显示运行到后台,可以按P+上键。按P+下键可以立即恢复到R000的显示。先按住上键再同时按下键,参数表可以加速向上。

8、先按住下键再同时按住上键,参数表可以加速向下。2.打开箱子门,在箱子门的槽里可以看到一块板子，上下分别由一个小的螺钉固定，螺钉拧松就可以把板子抽出。这块板子叫做CUD1板，它的最外边的一条边上有一排端子排,分别用作不同的功能。(所有端子排的分布及功能请参照说明书的6-58至6-68页)如果轧钢过程中相关的功能不起作用就可以顺藤摸瓜找到这排端子,实在不行还可以将整个板子拔出来换掉。所有调速装置的此板都是一样的,可以互相替换。3.同样在箱子门上,我们把CUD1插在它的上面是6RA70的内存。所有参数均存储在这个长方形的小条里边。它不容易损坏,其他任何板子只要外观的元器件完全相同的情况下就可以进行更

9、换上。4.箱子正体第一块板子通常叫做电源板,它最顶部的端子的功能同样参照2里面所讲的70说明书的页数。这块板子有一个重要的功能就是电枢可控硅的触发脉冲是通过它发出去,如果观察缺脉冲可能跟这块板子有关,但一般70不会轻易出现损坏。出现问题时要首先考虑外围设备,确认外围正常后最后怀疑6RA70。因为相对来说6RA70的可靠性是比较高的。5.最下面的一块板子我们通常叫做励磁板,经过改造后它主要的功能就是检测励磁回路的电压电流,平辊还检测电枢回路的进线电压和直流电压(在板子的最下端,检测顺序为U,D,V,C,W这五个的相序千万不能接反,否则会造成严重的电气事故)。6.上网的装置都配有CBP2板通讯板,

10、它是小板,也装在箱子门上面的槽内,便于和内存进行通讯。可以通过CBP2板的三个状态指示灯来判断通讯是否正常。黄灯代表它自身的状态,绿灯代表它和70的通讯状态,红灯代表它和PLC的通讯状态。闪烁代表正常,所以正常时应该三个灯都同时闪。7.改造的箱体侧面有一排粉红色的端子,每12个端子为1条,电枢可逆的有三条,不可逆的有两条。我们规定端子号从下往上为136或124。下面介绍每个端子的定义,先介绍不可逆:1,2,3,4号端子为互感器线,1,2为U相,3,4为W相。5号端子大功率的空,小功率的用来检测电枢的D。从6号至17号端子是脉冲线,共12根,G在前,K在后,分别为G11,K11,G12,K12,

11、G13,K13,G14,K14,G15,K15,G16,K16。18号至24号端子共7根线给励磁用。顺序为:G1,K1,G2,K2,3D,SIG1,3W。G1,K1,G2,K2为励磁的脉冲,3D,SIG1为分流器信号,检测励磁电流。3W为励磁的W相电源。即使因为改法不同端子有空缺,它他们的端子定义是不变的。可逆系统和不可逆的类似,前边一样,只是629号都为脉冲,3036为励磁线,定义前后顺序不变。(2)972端子每根网线的终端都有一个连接头,它就是972端子。如果损坏也能造成网络的中断。它上面有一个小开关,开关的位置要正确,两根线的应打到OFF也就是下边,一根线的应打到ON即上面。(3)SIE

12、MENS的200CPU通过观察上下两排的灯可以判断PLC的输入,输出点是否正常,再结合图纸了解对应的功能。I代表输入,Q代表输出。PLC正面靠右的地方有一个小门可以打开,里面有一个开关,打到上面是运行,下面是停止。正常开车时一定要打到运行,运行后左上角的运行灯变为绿色,停止时停止灯为黄色。(4)分流器所谓分流器其本质上就是一个精密的电阻,通过检测直流电压(mv)来检测直流电流。我们用的分流器,不论是励磁还是电枢的通常都是75mv的。要注意接在分流器两端的线的方向不能对调,尤其是励磁的分流器,如果方向不对,励磁电流就会不受调速装置控制,会造成非常严重的后果。(5)显示仪表这套电控系统所用的指针模

13、拟表从功能上讲有电流表和电压表。从类型上可分为三类:75mv对应满量程,正负10伏对应满量程,直通表。更换时要注意类型。精轧操作台的数字显示仪表为5v电源供电,输入信号为正负10v,10v对应的数字可以通过表背面的调整旋钮来调整。主机PLC上面的每个温度巡检仪共有16个温度检测通道,两个巡检仪加起来共32个通道,8个平辊电机平分,每个电机4个通道,这其中的前两个是主磁极的温度,后两个为轴承的温度。温度设定分别为120度和80度。达到上限巡检仪会报警,相应的PLC会有输入点灯亮。机旁箱的辊缝仪表为24v直流电源供电,通过接收码盘的脉冲数来检测轧辊的位置。(6)互感器互感器用来检测交流电流,它的原

14、理和变压器的原理类似。可以把穿过互感器的铜排或者导线看作是原边,把它的两个出线头看作副边。原副边的电流比等于匝数比的倒数。(7)并接在励磁接触器两端的管形电阻用来释放接触器断开后励磁回路的剩余能量。(8)快熔更换快熔时要注意看标牌的电压等级和电流等级，大的功率组件上的快熔拧螺钉时要两边交替进行保证受力均匀。(9)万能断路器ME主要功能由分励线圈,脱扣线圈,合闸接触器,防止二次合闸接触器,电动机来完成。(10)压敏电阻压敏电阻功能主要是吸收由于合闸,分闸,电网波动等引起的瞬间过电压。(11)脉冲放大板顾名思义,主要起脉冲放大的作用。一侧有三排端子的是脉冲输入,6个端子分开的一侧是脉冲的输出。脉冲

15、输入的前三个端子是脉冲放大板的电源,线电压为18v,经过三相桥整流变成直流24.3v。因为平辊轧机为励磁可逆系统,所以放大板上有六组脉冲。排列顺序为:G11,K11,G12,K12,G13,K13,G14,K14,G15,K15,G16,K16。每一组脉冲带有一个发光二极管,通过观察它可判定脉冲的有无。警告:脉冲板的输出端不能用示波器去测量,否则会造成人身和设备的损害,因为输出端的K带有高压。(12)C,D检测板。通过分压电阻将电枢电压的一半接入到6RA70。(13)800/400变压器通过变压器将主回路三相进线电压变为一半送入到6RA70。警告:这里的变压器必须采用同步变压器即Y-Y12接法

16、。进线和出线的U,V,W必须一致。(14)380/18变压器此变压器给脉冲放大板供电。危险:以上两种变压器原边副边一定不能接反,二者更不能对掉,更换时一定要看清楚。(15)220/27变压器此种变压器用于给24v电磁阀供电。27v交流经过单相桥整流变为直流24.3v。(16)脉冲编码器俗名码盘。供电电源为直流530v。转1圈发送1000个脉冲。通过A,B通道检测脉冲数,Z通道进行复位。(17)单相进线电抗器装于励磁进线的U相,用来保护可控硅模块。同样起平波的作用。(18)可控硅模块由两个可控硅串连组成。三个可控硅组成三相全控桥整流电路。六个组成可逆系统。(19)二极管模块由两个二极管串连组成。

17、和可控硅模块共同组成单相半控整流电路。(20)电位计阻值10K,按接法顺时针调大,逆时针调小。(21)CP5611网卡装于上位机的机箱PCI插槽内。用于和PLC通讯。(22)WAGO远程I/O扩展模块在输入输出模块上面由两排共8个小灯,从左往右,对应地址为.0.7。(23)400CPU,输入输出模块。从左往右分别是:电源模块,CPU,输入模块,输出模块。电源模块左上角有两个小灯,分别代表24v,5v,正常时应为绿色。同样400PLC也有运行灯和停止灯,也有一个小开关,拨到上面为运行。CPU上还有几个灯代表含义如下:INTF 红色 内部故障,例如用户程序运行超时。EXTF 红色 外部故障,例如电

18、源故障,模块故障。FRCE 黄色 输入/输出有被强制的状态。BUS1F 红色 通讯接口1总线故障。BUS2F 红色 通讯接口2总线故障。同样输入输出模块的每个开关量点都对应一个灯,灯亮代表有输入或输出。可以根据PLC点的脚号对应到图纸的地址和具体功能,再对应到相应的按钮或继电器,再对应到柜内端子,再对应到现场,来逐步查找问题。第三章 控制原理介绍（一）速度级联控制在钢材连轧机中，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

19、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。根据各机架秒流量相等的原理有：(1)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： (2)由延伸率定义：式中 En为n机架的延伸率，En 1。则有： (3)(3)式即为速度级联设定和级联调节的基本关系式。由末机架速度，再根据(3)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(1)或(2)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

20、： (4)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。（二）活套高度闭环控制在钢材连轧线中，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： L = L L0式中 L为活套套量差； L为套量实际值； L0为套量设定

21、值。活套调节量参与速度级联运算，即某机架活套调节量变化，会同时改变其上游的所有机架速度，以保证上游机架调节的快速性（三）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。自动方式靠电机咬钢电流作为检测信号，当活套相邻两机架同时含钢的瞬间起套；当活套上游机架无钢延时落套。活套手/自动按钮只限制自动而不限制手动,即手动优先。（四）咬钢补偿控制在正常轧制过程中，轧机主传动

22、由于大负荷的冲击将会出现一定的速降，然后再恢复。如果这个速降比较小，这个速降产生的速差会使机架之间的金属秒流量短时不等，使活套利用速差引起的金属堆积迅速的达到高度设定值。但是如果这个速降过大，就会导致金属堆积过多，产生很大的活套，容易导致堆钢事故。我们采用咬钢补偿控制来有效的控制速降范围，又能保证正常轧制速度。也就是在轧件咬入之前，给轧机的速度给定附加一定的补偿量，在轧机咬钢后撤消这部分补偿量。这样轧机在咬钢产生速降的时候是在补偿值的基础上的速降，使真正的速降（低于轧制速度部分）比较小，这样既有利于活套起套，也有利于传动系统快速恢复速降，进入稳定轧制状态。第四章 HMI画面操作说明本HMI操作

23、画面基于西门子WINCC监控软件制作而成，其主要功能为监控实际轧制过程，记录相关数据，为工艺设定提供必要的参考；适当参与轧线操作，方便控制现场设备；实时做出故障判断、监视设备状态，提供维护参考；记录现场故障，为故障的分析处理提供必要的信息。本画面由启动画面及各独立功能画面组成，主要包括工艺画面、操作画面、电流趋势图、速度趋势图、辅助趋势图、棒状图、轧制表、甩机架控制、报警记录画面。本章将以此为顺序按章节详细说明画面功能及其操作。第一节 启动画面当操作者进入WINDOWS 操作系统，在桌面双击图标以动启动HMI画面，通过点击工具栏中图标进入画面系运行统图形如下。操作人员可以根据需要点击屏幕下方的

24、各个按钮，进入不同功能的画面。点击退出wincc钮，可以直接退出运行的画面监控系统。第二节 工艺画面单击工艺画面后进入画面在此画面中，主要显示系统精轧，活套各个设备的设定值，设备运转状态，功能选择，以及选择其他画面进行监控。A. 进入其他的画面：在屏幕的下方有一排选择按钮，通过单击这些按钮，操作人员可以进入其他的各个画面。B. 单联调清零按钮：此按钮的主要作用是在调节的过程中把联调调节量清零，同时把调节量的调节部分自动的加入基础速度设定中。在轧制过程中，操作人员可以通过操作台上的升降速度按钮来进行联调和单调轧机的速度，但是调节的范围是有限度的。所以当调节量非常大的时候（25%），这时反映出来的

25、问题是基础速度设定不准确，在画面中的联调调节量的背景显示值就会出现红色或者黄色的闪烁，如果出现这种闪烁，说明调节量已经达到极限，必须通过单联调清零以后才可以继续使用操作台的按钮进行调节，否则操作台的调节按钮是没有用的。警告：因为有活套调节量的影响，轧机含钢时禁止清零。C. 参数修改按钮：在实际的轧制工艺过程中，操作人员需要设定的数据包括各个轧机的咬钢补偿、各个轧机的基速设定，活套落套延时。这些数据由工艺人员在轧制数据修改之后提供给操作人员，由操作人员进行修改。但是为了防止操作人员或者其他人员的误操作，我们设置了参数修改按钮，在参数显示绿色的“参数修改”时候，参数是不能修改的，只有单击参数修改按

26、钮，使按钮变为红色的“修改确认”之后，参数才是可以修改的，修改完成后建议单击参数修改按钮，使他变成绿色，参数恢复到不可修改状态。D. 产量清零按钮：以精轧机的负载信号作为产量统计，点击产量清零按钮可将画面右上角的产量统计数清零。E. 套高闭环按钮：在轧钢过程中，通过活套来实现微张力轧制。活套的高度调节通过套高闭环来控制。通过点击套高闭环按钮可以选择投入或者切除某一个机架的活套高度自动调节功能。切除后，活套设备号一栏的背景颜色变为紫色。此功能可在轧制表数据不成熟或者活套码盘检测角度不准确，或者其它相关设备损坏的环境下使用。F. 模拟有钢按钮：此按钮需要有权限的人才能使用，并且设置了帐户密码锁定。

27、模拟前确认所有设备已经就绪，并且人群远离设备，并且严禁轧钢时模拟。模拟时按钮为红色，模拟结束后要把按钮点成灰色。警告：按钮为红色时严禁过钢。G. 轧机的数据设定以及显示区域：在这个区域内操作人员可以设定轧制工艺中的一些数据，可以看到轧制过程中的一些实际数据。在需要设定值修改之前请先参考本小节C项的参数设定说明。1、基速设定（RPM）：基础速度设定值电机转速，这个速度由工艺人员根据轧制品种以及工作辊径计算出电动机需要运行的转速，每次换辊和换品种的时候，必须由工艺人员计算出此数据，由操作人员在画面中修改。2、咬钢补偿：咬钢补偿是只在轧制负荷比较大的时候，由于电动机的特性造成在咬钢瞬间有速降，此速度

28、降合适的时候有利于活套形成，但是如果过大会导致活套过大。所以只有在速度降非常大的时候，需要设置这个数值，设置好这个数值以后，系统会自动的处理咬钢的速度降。一般咬钢补偿最大给到15 转左右。3、其他的数据显示：在轧机数据显示区域内，操作人员还可以看到，最终速度设定值（RPM）、电动机实际电流值，电动机实际转速（RPM）、当前联调调节量。这些数据主要是给操作人员一个参考，可以根据其中的一些数据进行修改轧制数据。H. 活套功能设定：活套的功能参数设定区域需要操作人员设定的参数主要是活套的高度设定和落套延时时间。活套的高度设定值一般在30左右就可以了。活套起套都是后面的机架有负载信号则立即起套，落套信

29、号是通过本机架的无负载信号延时落套（落套时间在表格中设定。轧钢过程中可通过套高设定与实际值比较，并且通过活套调节量来判断当前轧机速度的给定是否匹配。I. 卷曲功能设定：卷曲的功能参数设定区域需要设定的参数就一个跟随系数，他决定了卷曲的线速度。如平辊7的线速度是7M/S，设定的跟随系数是1，则卷曲的线速度就是1*7M/S=7M/S。过钢时卷曲操作台的加速/减速钮通过调节可以改变卷曲的速度。J. 判断上位机是否掉网：屏幕左下方标志，如果绿色，白色交替闪烁，则系统正常。K. 整个系统的实时状态显示：在屏幕的下方，有轧机，活套，卷曲的简单的形状图。这些图形的颜色直接反映了实际设备的工作情况。如起套辊的

30、位置表示活套当前处在落套状态，是起套状态。第三节 操作画面点击操作画面按钮进入，如下图：此画面主要功能是完成对电气设备操作，设备的状态显示，整条生产线的外围报警，故障显示。A. 传动设备操作信号屏：合/分闸指示：如果电压已经送至传动装置，并且画面已经操作了合闸钮，则栏背景颜色变为绿色，否则为灰色。就绪状态指示：点击对应传动装置就绪状态指示一项，弹出开车条件对话框，观察传动装置是否已经具备开车条件，还缺少哪些条件。具备的条件相应的指示灯为绿色，不具备的为红色或者为灰色。运行状态指示：如果开车条件灯为绿色，则可以启车。电机启动后，此栏的背景颜色由灰色变为绿色，停车时，当电机转速小于0.5%后背景颜

31、色才由绿变灰。故障状态指示：如果传动装置出现故障，可随时点击对应的传动装置的故障状态指示，及时对故障进行判断，处理。如果功率风机或者电机风机为合闸，则故障指示栏会闪烁。B. 卷曲设备信号屏：合闸条件指示：观察是否具备合闸条件，如果具备合闸条件，此栏的背景颜色为绿色，否则为灰色。合/分闸指示：如果电压已经送至传动装置，并且画面已经操作了合闸钮，则栏背景颜色变为绿色，否则为灰色。就绪状态指示：点击对应传动装置就绪状态指示一项，弹出开车条件对话框，观察传动装置是否已经具备开车条件，还缺少哪些条件。具备的条件相应的指示灯为绿色，不具备的为红色或者为灰色。运行状态指示：如果开车条件灯为绿色，则可以启车。电机启动后，此栏的背景颜色由灰色变为绿色，停车时，当电机转速小于0.5%后背景颜色才由绿变灰。故障状态指示：如果传动装置出现故障，可随时点击对应的传动装置的故障状态指示，及时对故障进行判断，处理。如果功率风机或者电机风机为合闸，则故障指示栏会闪烁。注意：如果即使某些显示为绿色却不能操作请确认操作台是否已经故障复位或者急停复位。C. 其他信号指示：注意：只有所有指示都为绿色时，才允许正常的生产。精轧润滑故障：外围设备，无故障时为绿色