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1、熱軋帶鋼廠電控系統(tǒng)改造方案2005年7月30日1 概述11 依據(jù)本方案根據(jù)熱軋廠的現(xiàn)有電氣控制設(shè)備，結(jié)合工藝要求而編制。本技術(shù)方案包括：主傳動系統(tǒng)和基礎(chǔ)自動化部分。本方案不包括軋線上交流傳動部分、不參與機(jī)架聯(lián)調(diào)的直流傳動部分、變壓器、液壓、潤滑的電控部分。12 標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范所提供的電控設(shè)備符合GB標(biāo)準(zhǔn)和/或IEC標(biāo)準(zhǔn)。13 電氣控制系統(tǒng)簡介在總結(jié)多條帶鋼連軋控制系統(tǒng)的經(jīng)驗基礎(chǔ)上，我們認(rèn)為：利用國外先進(jìn)的硬件和國內(nèi)成熟的控制軟件，并結(jié)合用戶具體問題制定的電控方案，才能最大限度地節(jié)約投資、減小風(fēng)險，取得最大的經(jīng)濟(jì)效益。本方案配備兩級自動化，通過網(wǎng)絡(luò)組成分散控制、集中管理的計算機(jī)控制系統(tǒng)。本方案是以S2、IEMENS公司的6RA70直流調(diào)速裝置為基礎(chǔ)，以SIEMENS公司的S7-300系列PLC為核心，通過PROFIBUS-DP網(wǎng)連接，組成一個功能強(qiáng)大的計算機(jī)控制系統(tǒng)。控制軟件經(jīng)過多年的技術(shù)積累，已經(jīng)成為連軋控制的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的軟件包，以功能化的軟件包為前提，可以根據(jù)用戶的要求對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制。通過先進(jìn)的硬件和完善的軟件相結(jié)合，這套控制系統(tǒng)會非常有利于用戶的維護(hù)和將來功能的進(jìn)一步擴(kuò)充，從而可大大縮短調(diào)試時間和用戶的維護(hù)時間，使改造取得最大的經(jīng)濟(jì)效益。1 4 制功能概述l 軋線起動/停止、正反轉(zhuǎn)爬行、緊急停車控制l 軋制程序管理，軋制程序表的建立l 軋線設(shè)備組態(tài)，自動適應(yīng)任意品種規(guī)格的機(jī)架間3、聯(lián)調(diào)組合l 帶有級聯(lián)關(guān)系的機(jī)架速度調(diào)整l 不帶有級聯(lián)關(guān)系的機(jī)架速度調(diào)整l 單/聯(lián)調(diào)的無擾動切換l 設(shè)定終軋線速度，自動生成上游各機(jī)架聯(lián)調(diào)速度l 系統(tǒng)自動適應(yīng)連軋關(guān)系l 軋線及聯(lián)速度設(shè)定及自動級聯(lián)調(diào)節(jié)l 軋線速度設(shè)定的自適應(yīng)控制l 軋線速度級聯(lián)自動隔離控制l 軋件物料跟蹤l 軋線沖擊速度補(bǔ)償控制l 帶自適應(yīng)功能的微張力控制l 自動活套控制l 活套輥升降自動控制l 活套自動標(biāo)高l 系統(tǒng)故障診斷、報警l 液壓、潤滑系統(tǒng)接口l 網(wǎng)絡(luò)接口2 基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)2.1 基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)控制功能211 監(jiān)控系統(tǒng)HMI(人機(jī)接口)操作人員通過WinCC HMI人機(jī)接口系統(tǒng)與軋機(jī)控制系統(tǒng)交換信息，顯示畫面采用全漢字界4、面。該系統(tǒng)提供了方便靈活的選擇、設(shè)定和監(jiān)控功能：l 軋線設(shè)備組態(tài)l 軋制表的建立、存貯和修改l 各種報警信息的顯示、存儲與打印l 系統(tǒng)故障診斷l(xiāng) 生產(chǎn)報表的存儲與打印l 所有工程參數(shù)的預(yù)設(shè)定及修改l 為上述目的有如下顯示畫面a) 主菜單和子菜單b) 軋線組態(tài)和機(jī)架間控制選擇c) 速度設(shè)定d) 輥徑設(shè)定e) 軋制程序l 軋制狀態(tài)顯示，包括：a) 主傳動電流及速度的直方圖和趨勢圖b) 活套位置基準(zhǔn)設(shè)定c) 沖擊速度補(bǔ)償d) 主軋線模擬圖e) 軋線故障及軋線PLC故障的報警畫面f) 幫助畫面通過人機(jī)接口終端計算機(jī)系統(tǒng)，操作人員可進(jìn)行軋線組態(tài)和設(shè)定。在計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)有預(yù)先存貯的軋制程序，可直接調(diào)用，對軋5、線進(jìn)行自動設(shè)定。通過屏幕可方便的進(jìn)行軋制程序表的輸入、修改、存貯及調(diào)用。用鼠標(biāo)指定需要修改的數(shù)據(jù)后便可進(jìn)行設(shè)定、選擇、修改等操作。事故及報警表通過屏幕顯示并可自動存盤，自動打印，傳動柜故障可在人機(jī)接口上很方便的查詢到故障原因，這樣可大大節(jié)省故障處理時間。212 軋線設(shè)定系統(tǒng)軋線設(shè)定系統(tǒng)用于選擇軋機(jī)組態(tài)、各機(jī)架的延伸率及輥徑的設(shè)定等。所有設(shè)定均采用工藝參數(shù)，與電機(jī)及傳動系統(tǒng)的參數(shù)無關(guān)，對于直流傳動的主軋線，則根據(jù)設(shè)定的延伸率、輥徑、輥環(huán)修正系數(shù)、精軋出口速度等自動計算出各機(jī)架的速度給定值，從而保證連續(xù)軋機(jī)各點金屬流量相等。本系統(tǒng)選擇精軋機(jī)的出口速度為基準(zhǔn)速度，一旦精軋出樓速度確定之后，系統(tǒng)可根據(jù)6、各機(jī)架相關(guān)延伸率自動計算出各機(jī)架的速度給定。系統(tǒng)提供各機(jī)架的百分比速度顯示，以便操作人員核對系統(tǒng)設(shè)定的速度與對應(yīng)機(jī)架電機(jī)最高轉(zhuǎn)速之間是否有足夠的裕量，當(dāng)該速度裕量過小時系統(tǒng)會給出報警。軋線的設(shè)定通過人機(jī)接口的屏幕及鍵盤完成。213 軋機(jī)的起動和停止系統(tǒng)設(shè)有如下軋機(jī)起動/停止，操作設(shè)備：l 軋線按區(qū)域起動/停止，設(shè)有一對起動/停止帶燈按鈕l 軋線按區(qū)域各設(shè)有一個快速停車帶燈按鈕l 主操作臺設(shè)有全線緊急停車按鈕l 各區(qū)域就地操作臺也設(shè)有快速停車按鈕為減少軋線起動對設(shè)備及電網(wǎng)的沖擊，軋線各直流傳動的機(jī)架按一緩慢斜率逐漸加速到設(shè)定速度。當(dāng)任一機(jī)架起動失敗時系統(tǒng)給出報警。214 軋線速度級聯(lián)系統(tǒng)采用級聯(lián)7、速度是為了使控制系統(tǒng)或操作人員能過調(diào)整軋線某一對相鄰機(jī)架的速度關(guān)系，而不影響軋線其他機(jī)架間已有的速度關(guān)系。本系統(tǒng)通過級聯(lián)速度設(shè)定及自動級聯(lián)調(diào)節(jié)相結(jié)合的方式為軋線各機(jī)架的速度提供速度給定。速度級聯(lián)系統(tǒng)通過PIC軟件實現(xiàn)。其中級聯(lián)速度設(shè)定即通過確定軋線基準(zhǔn)速度和各機(jī)架延伸率來確定各機(jī)架的設(shè)定速度，自動級聯(lián)調(diào)節(jié)是指根據(jù)為張力調(diào)節(jié)器或活套調(diào)節(jié)器產(chǎn)生的速度修正信號，通過級聯(lián)的方式對各級架的速度進(jìn)行修正。機(jī)架間控制系統(tǒng)產(chǎn)生的速度修正信號作用于其對應(yīng)機(jī)架及級聯(lián)方向上的所有機(jī)架，從而能修正相關(guān)機(jī)架間的設(shè)定速比而不影響其他機(jī)架的速度配合關(guān)系。速度級聯(lián)關(guān)系的級聯(lián)關(guān)系在前后兩根鋼之間斷開，以消除前面軋件對后面軋件的8、速度干擾。215 速度設(shè)定自適應(yīng)功能機(jī)架間自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)由活套調(diào)節(jié)產(chǎn)生的速度修正信號反映設(shè)定的機(jī)架間速度關(guān)系（延伸率）的誤差。速度設(shè)定自適應(yīng)系統(tǒng)根據(jù)穩(wěn)定軋制時這一誤差的大小修正對應(yīng)機(jī)架的延伸率。這一修正后的延伸率將使下一根鋼到來時機(jī)架間的速度配合關(guān)系處于最佳狀態(tài)。216 機(jī)架間速度關(guān)系的手動調(diào)節(jié)操作人員可隨時對任一相鄰機(jī)架的速度關(guān)系進(jìn)行手動調(diào)整。手動干預(yù)用于設(shè)定速度偏差過大，超過機(jī)架間自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)作用范圍情況；或有意識地將機(jī)架間自動調(diào)節(jié)關(guān)系關(guān)閉時對速度設(shè)定進(jìn)行人工調(diào)節(jié)。在后一種情況下，操作人員通過觀察進(jìn)行調(diào)整，以消除機(jī)架間的堆鋼和拉鋼現(xiàn)象。手動干預(yù)作用于級聯(lián)速度設(shè)定系統(tǒng)，直接修改機(jī)架的延伸率。29、17 活套自動控制軋機(jī)上的活套是用來監(jiān)測和調(diào)整相鄰機(jī)架間的速度關(guān)系從而實現(xiàn)張力軋制的一種手段。系統(tǒng)設(shè)有活套調(diào)節(jié)器。其作用是根據(jù)檢測的活套高度偏差產(chǎn)生速度修正信號，調(diào)整機(jī)架速度以維持活套高度（活套量）在給定值上不變。從而實現(xiàn)其前后機(jī)架間正確的速度配合。系統(tǒng)通過檢測活套的高度，間接求出活套量進(jìn)行控制。活套高度的基準(zhǔn)值通過人機(jī)接口計算機(jī)設(shè)定。218 沖擊速度（動態(tài)速度降）補(bǔ)償?shù)湫拖到y(tǒng)在突加額定負(fù)載時將產(chǎn)生動態(tài)速降。動態(tài)速降在機(jī)架咬鋼時影響機(jī)架間設(shè)定正確的速度關(guān)系，使機(jī)架間產(chǎn)生軋件堆積。沖擊速度補(bǔ)償系統(tǒng)用于減少以致消除速度降的影響。219 軋件頭尾跟蹤及故障檢測控制系統(tǒng)對軋件進(jìn)行頭尾跟蹤，以產(chǎn)生所需的10、控制信號及實現(xiàn)協(xié)調(diào)的順序控制。頭尾跟蹤的另一目的是進(jìn)行軋件故障（跑鋼）檢測并起動報警。2110 接口功能l 與液壓、潤滑系統(tǒng)的接口l 與加熱爐、冷床及其他控制系統(tǒng)的接口22 基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)控制設(shè)備基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)組態(tài)圖見附圖。221 可編程控制器（PLC）一臺S7-300系列PLC,用于軋線控制。處理器型號： 6ES7 315-2AG10-0AB0程序存貯器： 128kwords(=1024kbytes)數(shù)據(jù)寄存器： 128kwords(=32beytes)可支持I/O點數(shù)： 16384DI/DO（集中配置1024） 1024AI/AO（集中配置256）接口類型：1個MPI和1個DP接口222 11、2套彩色圖形監(jiān)控系統(tǒng) （供貨時的流行配置）CPU型號：Intel-PIV內(nèi)存：256Mbytes RAM硬盤：80Gbytes光盤：7200rpm顯示器：17英寸操作系統(tǒng)：WINGDOWS 2000支持軟件：WinCC網(wǎng)絡(luò)接口：PROFIBUS-DP網(wǎng)2.2.5 系統(tǒng)通訊網(wǎng)本系統(tǒng)采用PROFIBUS網(wǎng)進(jìn)行PLC 控制器及各傳動裝置間的數(shù)據(jù)交換與通訊，該網(wǎng)絡(luò)的主要特點：a. 網(wǎng)絡(luò)可容納的通訊節(jié)點數(shù)量可靈活組態(tài)b. 網(wǎng)絡(luò)的通訊速率是：1.5Mbps.c. 網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議：PROFIBUS DPd. 每臺連網(wǎng)的PLC或傳動裝置均裝有網(wǎng)絡(luò)接口模塊。e. PLC與傳動間的各種控制信號和狀態(tài)信息都可以通過網(wǎng)12、絡(luò)實現(xiàn)（包括數(shù)字信號和模擬信號）3 傳動設(shè)備31 概述直流調(diào)速系統(tǒng)主要由整流變壓器、進(jìn)線斷路器、進(jìn)線電抗器、傳動核心單元（包括主回路及勵磁回路整流橋及控制器）等組成。SIEMENS公司6RA70系列產(chǎn)品。小于180KW的電機(jī)控制系統(tǒng)使用原裝6RA70直流控制系統(tǒng)；400KW、650KW、800KW的電機(jī)控制系統(tǒng)的控制單元使用6RA70直流控制器，功率單元國內(nèi)配套組柜供貨。本方案直流傳動系統(tǒng)全部是單相限雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，功率單元采用三相全控橋式整流電路。32 軋機(jī)主傳動321 傳動裝置SIEMENS 公司的6RA70系列產(chǎn)品是全數(shù)字直流調(diào)速裝置，所有的控制、調(diào)節(jié)、監(jiān)控及附加功能都由微處理器來實現(xiàn)。13、調(diào)速方式為速度/電流雙閉環(huán)控制（帶速度反饋脈沖編碼器）。調(diào)節(jié)系統(tǒng)可軟件組態(tài)，并可選擇給定值和反饋值為數(shù)字量或模擬量。通過PROFIBUS網(wǎng)實現(xiàn)與PLC的通訊。主要特點：l 兩臺高性能微處理器進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)l 帶有數(shù)字顯示器的參數(shù)設(shè)定單元l 基于WINDOWS的組態(tài)調(diào)試軟件l 多種通訊網(wǎng)絡(luò)接口和傳行通訊接口l 數(shù)字、模擬量輸入輸出接口l 數(shù)字/模擬速度傳感器接口l 裝置可自動適應(yīng)40-65Hz的電源頻率范圍l 主回路由三相全控橋組成，可弱磁調(diào)速l 具有電流調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器及磁場調(diào)節(jié)器自動優(yōu)化功能，調(diào)試方便l 有完善的故障診斷、報警、顯示和保護(hù)功能322 組柜說明 180KW以下的直流控制系統(tǒng)采14、用原裝SIEMENS 公司的6RA70直流調(diào)速裝置。大于400KW的直流調(diào)速系統(tǒng)控制單元采用SIEMENS 公司的6RA70直流調(diào)速裝置，國內(nèi)配套功率部分。 直流傳動系統(tǒng)有如下主要設(shè)備組成：l 主回路進(jìn)線斷路器（ME）l 主回路進(jìn)線電抗器l 主回路交流側(cè)過壓保護(hù)裝置（SPD）l 使用分壓電阻網(wǎng)絡(luò)，匹配電樞電壓l 使用脈沖功放進(jìn)行主回路脈沖放大l 勵磁進(jìn)線開關(guān)l 勵磁保護(hù)快熔l 勵磁電抗器l 控制單元及功率單元l 輔助電源開關(guān)l 柜內(nèi)及電機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)供電回路l 分流器、電樞電流表、勵磁電流表、電樞電壓表、轉(zhuǎn)速表l 操作、指示元件l 其他電氣元件（如繼電器等） 整流器的保護(hù)功能l 過電流電子保護(hù)l 15、過負(fù)荷保護(hù)l 整流橋快熔熔斷監(jiān)控l 過壓吸收器熔斷器熔斷監(jiān)控 電動機(jī)保護(hù)功能l 過電流保護(hù)l 過熱保護(hù)l 過壓保護(hù)l 超速保護(hù)l 失速保護(hù)l 接地保護(hù) 狀態(tài)顯示功能l 故障報警l 超速l 速度反饋故障l 電機(jī)過負(fù)荷l 過電流l 欠壓、失壓、過電壓故障l 熔斷器故障l 風(fēng)機(jī)故障l 接地故障 系統(tǒng)診斷信息l 控制單元l 通訊接口 狀態(tài)顯示l 電流實際值l 速度實際值l 運行狀態(tài) 通訊功能l 速度給定l 控制字l 實際速度和電流l 系統(tǒng)報警信息323 調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)l 靜態(tài)精度： 0.01%(脈沖發(fā)生器反饋)l 動態(tài)響應(yīng)： 10-15rad/sl 沖擊速度降： 0.25%s4 資料交付 41 設(shè)16、備設(shè)計資料l PLC系統(tǒng)設(shè)備設(shè)計圖紙l PLC硬件中文版用戶手冊l PLC系統(tǒng)編程軟件中文版用戶手冊l PLC系統(tǒng)用戶手冊光盤l PLC系統(tǒng)編程軟件光盤、l HMI編程軟件光盤l HMI用戶手冊光盤l 傳動系統(tǒng)設(shè)備設(shè)計圖 42 施工資料l 予埋管l 設(shè)備布置安裝圖l 主電室、操作臺電氣施工圖l 電纜及電纜管路圖l 接地圖 43 設(shè)備出廠隨機(jī)資料l PLC系統(tǒng)的隨機(jī)資料l HMI系統(tǒng)的隨機(jī)資料l 傳動系統(tǒng)的隨機(jī)資料l 發(fā)貨清單 44 交工資料l PLC系統(tǒng)設(shè)備設(shè)計圖紙（竣工圖）l PLC系統(tǒng)用戶軟件、HMI用戶軟件、傳動系統(tǒng)調(diào)試數(shù)據(jù)文件等的光盤l 傳動系統(tǒng)設(shè)備設(shè)計圖紙（竣工圖） 45 現(xiàn)場調(diào)試l17、 乙方負(fù)責(zé)設(shè)備的安裝指導(dǎo)并負(fù)責(zé)現(xiàn)場調(diào)試l 乙方負(fù)責(zé)編寫電氣調(diào)試說明書（包括單體、冷熱聯(lián)動試車），同時以此作為對甲方人員培訓(xùn)的一部分l 乙方選派經(jīng)驗豐富的工程師到現(xiàn)場調(diào)試，保證按照用戶的要求在規(guī)定的時間內(nèi)試車成功 46 售后服務(wù)l 一般問題通過電話隨時提供技術(shù)咨詢，指導(dǎo)處理l 必須由乙方人員到現(xiàn)場處理的問題，保證12小時內(nèi)到達(dá)現(xiàn)場，節(jié)假日同樣l 定期收集設(shè)備及軟件運行情況，協(xié)助甲方維護(hù)設(shè)備長期穩(wěn)定運行l(wèi) 對乙方提供的電氣設(shè)備，一年內(nèi)免費更換，終身維修l 保證優(yōu)先、優(yōu)惠提供備品備件5.供貨范圍51 軋機(jī)直流傳動裝置編號用途數(shù)量裝置型號主回路進(jìn)線電抗器電機(jī)容量（KW）輸出電壓（V）最大輸出電流（A）18、D1大立輥主傳動1套6RA70（原裝）有180440800L11#立輥主傳動1套6RA70（原裝）有110440500F11#平輥主傳動1套6RA70（改裝）無8004404000F22#平輥主傳動1套6RA70（改裝）無8004404000L22#立輥主傳動1套6RA70（原裝）有110440500F33#平輥主傳動1套6RA70（改裝）無4004402000F44#平輥主傳動1套6RA70（改裝）無6504403000F55#平輥主傳動1套6RA70（改裝）無4004402000F66#平輥主傳動1套6RA70（改裝）無4004402000J1卷取機(jī)輥主傳動1套6RA70（原裝）有5544030052 基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)序號名稱說明數(shù)量備注1軋區(qū)PLCS7-300系列1套2PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)1套3遠(yuǎn)程I/O數(shù)字量I/O1套4編程軟件STEP7 6.01套5編程用戶手冊S7-3001套中文6工業(yè)控制機(jī)工業(yè)用臺式計算機(jī)2臺7網(wǎng)絡(luò)接口DP網(wǎng)卡2塊8畫面編程軟件WinCC 5.01套9編程手冊1套中文