热轧带钢厂电气改造方案.docx

1、热轧带钢厂电气改造方案热轧带钢厂电控系统改造方案2005年7月30日1 概述11 依据本方案根据热轧厂的现有电气控制设备，结合工艺要求而编制。本技术方案包括：主传动系统和基础自动化部分。本方案不包括轧线上交流传动部分、不参与机架联调的直流传动部分、变压器、液压、润滑的电控部分。12 标准和规范所提供的电控设备符合GB标准和/或IEC标准。13 电气控制系统简介在总结多条带钢连轧控制系统的经验基础上，我们认为：利用国外先进的硬件和国内成熟的控制软件，并结合用户具体问题制定的电控方案，才能最大限度地节约投资、减小风险，取得最大的经济效益。本方案配备两级自动化，通过网络组成分散控制、集中管理的计算机

2、控制系统。本方案是以SIEMENS公司的6RA70直流调速装置为基础，以SIEMENS公司的S7-300系列PLC为核心，通过PROFIBUS-DP网连接，组成一个功能强大的计算机控制系统。控制软件经过多年的技术积累，已经成为连轧控制的标准化、模块化的软件包，以功能化的软件包为前提，可以根据用户的要求对生产过程进行控制。通过先进的硬件和完善的软件相结合，这套控制系统会非常有利于用户的维护和将来功能的进一步扩充，从而可大大缩短调试时间和用户的维护时间，使改造取得最大的经济效益。1 4 制功能概述 轧线起动/停止、正反转爬行、紧急停车控制 轧制程序管理，轧制程序表的建立 轧线设备组态，自动适应任意

3、品种规格的机架间联调组合 带有级联关系的机架速度调整 不带有级联关系的机架速度调整 单/联调的无扰动切换 设定终轧线速度，自动生成上游各机架联调速度 系统自动适应连轧关系 轧线及联速度设定及自动级联调节 轧线速度设定的自适应控制 轧线速度级联自动隔离控制 轧件物料跟踪 轧线冲击速度补偿控制 带自适应功能的微张力控制 自动活套控制 活套辊升降自动控制 活套自动标高 系统故障诊断、报警 液压、润滑系统接口 网络接口2 基础自动化系统2.1 基础自动化系统控制功能211 监控系统HMI(人机接口)操作人员通过WinCC HMI人机接口系统与轧机控制系统交换信息，显示画面采用全汉字界面。该系统提供了方

4、便灵活的选择、设定和监控功能： 轧线设备组态 轧制表的建立、存贮和修改 各种报警信息的显示、存储与打印 系统故障诊断 生产报表的存储与打印 所有工程参数的预设定及修改 为上述目的有如下显示画面a) 主菜单和子菜单b) 轧线组态和机架间控制选择c) 速度设定d) 辊径设定e) 轧制程序 轧制状态显示，包括：a) 主传动电流及速度的直方图和趋势图b) 活套位置基准设定c) 冲击速度补偿d) 主轧线模拟图e) 轧线故障及轧线PLC故障的报警画面f) 帮助画面通过人机接口终端计算机系统，操作人员可进行轧线组态和设定。在计算机系统内有预先存贮的轧制程序，可直接调用，对轧线进行自动设定。通过屏幕可方便的进

5、行轧制程序表的输入、修改、存贮及调用。用鼠标指定需要修改的数据后便可进行设定、选择、修改等操作。事故及报警表通过屏幕显示并可自动存盘，自动打印，传动柜故障可在人机接口上很方便的查询到故障原因，这样可大大节省故障处理时间。212 轧线设定系统轧线设定系统用于选择轧机组态、各机架的延伸率及辊径的设定等。所有设定均采用工艺参数，与电机及传动系统的参数无关，对于直流传动的主轧线，则根据设定的延伸率、辊径、辊环修正系数、精轧出口速度等自动计算出各机架的速度给定值，从而保证连续轧机各点金属流量相等。本系统选择精轧机的出口速度为基准速度，一旦精轧出楼速度确定之后，系统可根据各机架相关延伸率自动计算出各机架的

6、速度给定。系统提供各机架的百分比速度显示，以便操作人员核对系统设定的速度与对应机架电机最高转速之间是否有足够的裕量，当该速度裕量过小时系统会给出报警。轧线的设定通过人机接口的屏幕及键盘完成。213 轧机的起动和停止系统设有如下轧机起动/停止，操作设备： 轧线按区域起动/停止，设有一对起动/停止带灯按钮 轧线按区域各设有一个快速停车带灯按钮 主操作台设有全线紧急停车按钮 各区域就地操作台也设有快速停车按钮为减少轧线起动对设备及电网的冲击，轧线各直流传动的机架按一缓慢斜率逐渐加速到设定速度。当任一机架起动失败时系统给出报警。214 轧线速度级联系统采用级联速度是为了使控制系统或操作人员能过调整轧线

7、某一对相邻机架的速度关系，而不影响轧线其他机架间已有的速度关系。本系统通过级联速度设定及自动级联调节相结合的方式为轧线各机架的速度提供速度给定。速度级联系统通过PIC软件实现。其中级联速度设定即通过确定轧线基准速度和各机架延伸率来确定各机架的设定速度，自动级联调节是指根据为张力调节器或活套调节器产生的速度修正信号，通过级联的方式对各级架的速度进行修正。机架间控制系统产生的速度修正信号作用于其对应机架及级联方向上的所有机架，从而能修正相关机架间的设定速比而不影响其他机架的速度配合关系。速度级联关系的级联关系在前后两根钢之间断开，以消除前面轧件对后面轧件的速度干扰。215 速度设定自适应功能机架间

8、自动调节系统由活套调节产生的速度修正信号反映设定的机架间速度关系（延伸率）的误差。速度设定自适应系统根据稳定轧制时这一误差的大小修正对应机架的延伸率。这一修正后的延伸率将使下一根钢到来时机架间的速度配合关系处于最佳状态。216 机架间速度关系的手动调节操作人员可随时对任一相邻机架的速度关系进行手动调整。手动干预用于设定速度偏差过大，超过机架间自动调节系统作用范围情况；或有意识地将机架间自动调节关系关闭时对速度设定进行人工调节。在后一种情况下，操作人员通过观察进行调整，以消除机架间的堆钢和拉钢现象。手动干预作用于级联速度设定系统，直接修改机架的延伸率。217 活套自动控制轧机上的活套是用来监测和

9、调整相邻机架间的速度关系从而实现张力轧制的一种手段。系统设有活套调节器。其作用是根据检测的活套高度偏差产生速度修正信号，调整机架速度以维持活套高度（活套量）在给定值上不变。从而实现其前后机架间正确的速度配合。系统通过检测活套的高度，间接求出活套量进行控制。活套高度的基准值通过人机接口计算机设定。218 冲击速度（动态速度降）补偿典型系统在突加额定负载时将产生动态速降。动态速降在机架咬钢时影响机架间设定正确的速度关系，使机架间产生轧件堆积。冲击速度补偿系统用于减少以致消除速度降的影响。219 轧件头尾跟踪及故障检测控制系统对轧件进行头尾跟踪，以产生所需的控制信号及实现协调的顺序控制。头尾跟踪的另

10、一目的是进行轧件故障（跑钢）检测并起动报警。2110 接口功能 与液压、润滑系统的接口 与加热炉、冷床及其他控制系统的接口22 基础自动化系统控制设备基础自动化系统组态图见附图。221 可编程控制器（PLC）一台S7-300系列PLC,用于轧线控制。处理器型号： 6ES7 315-2AG10-0AB0程序存贮器： 128kwords(=1024kbytes)数据寄存器： 128kwords(=32beytes)可支持I/O点数： 16384DI/DO（集中配置1024） 1024AI/AO（集中配置256）接口类型：1个MPI和1个DP接口222 2套彩色图形监控系统 （供货时的流行配置）CP

11、U型号：Intel-PIV内存：256Mbytes RAM硬盘：80Gbytes光盘：7200rpm显示器：17英寸操作系统：WINGDOWS 2000支持软件：WinCC网络接口：PROFIBUS-DP网2.2.5 系统通讯网本系统采用PROFIBUS网进行PLC 控制器及各传动装置间的数据交换与通讯，该网络的主要特点：a. 网络可容纳的通讯节点数量可灵活组态b. 网络的通讯速率是：1.5Mbps.c. 网络通讯协议：PROFIBUS DPd. 每台连网的PLC或传动装置均装有网络接口模块。e. PLC与传动间的各种控制信号和状态信息都可以通过网络实现（包括数字信号和模拟信号）3 传动设备3

12、1 概述直流调速系统主要由整流变压器、进线断路器、进线电抗器、传动核心单元（包括主回路及励磁回路整流桥及控制器）等组成。SIEMENS公司6RA70系列产品。小于180KW的电机控制系统使用原装6RA70直流控制系统；400KW、650KW、800KW的电机控制系统的控制单元使用6RA70直流控制器，功率单元国内配套组柜供货。本方案直流传动系统全部是单相限双闭环控制系统，功率单元采用三相全控桥式整流电路。32 轧机主传动321 传动装置SIEMENS 公司的6RA70系列产品是全数字直流调速装置，所有的控制、调节、监控及附加功能都由微处理器来实现。调速方式为速度/电流双闭环控制（带速度反馈脉冲

13、编码器）。调节系统可软件组态，并可选择给定值和反馈值为数字量或模拟量。通过PROFIBUS网实现与PLC的通讯。主要特点： 两台高性能微处理器进行控制和调节 带有数字显示器的参数设定单元 基于WINDOWS的组态调试软件 多种通讯网络接口和传行通讯接口 数字、模拟量输入输出接口 数字/模拟速度传感器接口 装置可自动适应40-65Hz的电源频率范围 主回路由三相全控桥组成，可弱磁调速 具有电流调节器、速度调节器及磁场调节器自动优化功能，调试方便 有完善的故障诊断、报警、显示和保护功能322 组柜说明 180KW以下的直流控制系统采用原装SIEMENS 公司的6RA70直流调速装置。大于400KW

14、的直流调速系统控制单元采用SIEMENS 公司的6RA70直流调速装置，国内配套功率部分。 直流传动系统有如下主要设备组成： 主回路进线断路器（ME） 主回路进线电抗器 主回路交流侧过压保护装置（SPD） 使用分压电阻网络，匹配电枢电压 使用脉冲功放进行主回路脉冲放大 励磁进线开关 励磁保护快熔 励磁电抗器 控制单元及功率单元 辅助电源开关 柜内及电机冷却风机供电回路 分流器、电枢电流表、励磁电流表、电枢电压表、转速表 操作、指示元件 其他电气元件（如继电器等） 整流器的保护功能 过电流电子保护 过负荷保护 整流桥快熔熔断监控 过压吸收器熔断器熔断监控 电动机保护功能 过电流保护 过热保护 过

15、压保护 超速保护 失速保护 接地保护 状态显示功能 故障报警 超速 速度反馈故障 电机过负荷 过电流 欠压、失压、过电压故障 熔断器故障 风机故障 接地故障 系统诊断信息 控制单元 通讯接口 状态显示 电流实际值 速度实际值 运行状态 通讯功能 速度给定 控制字 实际速度和电流 系统报警信息323 调速系统的性能指标 静态精度： 0.01%(脉冲发生器反馈) 动态响应： 10-15rad/s 冲击速度降： 0.25%s4 资料交付 41 设备设计资料 PLC系统设备设计图纸 PLC硬件中文版用户手册 PLC系统编程软件中文版用户手册 PLC系统用户手册光盘 PLC系统编程软件光盘、 HMI编程

16、软件光盘 HMI用户手册光盘 传动系统设备设计图 42 施工资料 予埋管 设备布置安装图 主电室、操作台电气施工图 电缆及电缆管路图 接地图 43 设备出厂随机资料 PLC系统的随机资料 HMI系统的随机资料 传动系统的随机资料 发货清单 44 交工资料 PLC系统设备设计图纸（竣工图） PLC系统用户软件、HMI用户软件、传动系统调试数据文件等的光盘 传动系统设备设计图纸（竣工图） 45 现场调试 乙方负责设备的安装指导并负责现场调试 乙方负责编写电气调试说明书（包括单体、冷热联动试车），同时以此作为对甲方人员培训的一部分 乙方选派经验丰富的工程师到现场调试，保证按照用户的要求在规定的时间内

17、试车成功 46 售后服务 一般问题通过电话随时提供技术咨询，指导处理 必须由乙方人员到现场处理的问题，保证12小时内到达现场，节假日同样 定期收集设备及软件运行情况，协助甲方维护设备长期稳定运行 对乙方提供的电气设备，一年内免费更换，终身维修 保证优先、优惠提供备品备件5.供货范围51 轧机直流传动装置编号用途数量装置型号主回路进线电抗器电机容量（KW）输出电压（V）最大输出电流（A）D1大立辊主传动1套6RA70（原装）有180440800L11#立辊主传动1套6RA70（原装）有110440500F11#平辊主传动1套6RA70（改装）无8004404000F22#平辊主传动1套6RA70

18、（改装）无8004404000L22#立辊主传动1套6RA70（原装）有110440500F33#平辊主传动1套6RA70（改装）无4004402000F44#平辊主传动1套6RA70（改装）无6504403000F55#平辊主传动1套6RA70（改装）无4004402000F66#平辊主传动1套6RA70（改装）无4004402000J1卷取机辊主传动1套6RA70（原装）有5544030052 基础自动化系统序号名称说明数量备注1轧区PLCS7-300系列1套2PROFIBUS-DP网络1套3远程I/O数字量I/O1套4编程软件STEP7 6.01套5编程用户手册S7-3001套中文6工业控制机工业用台式计算机2台7网络接口DP网卡2块8画面编程软件WinCC 5.01套9编程手册1套中文