上8_鞍钢股份冷轧厂1500平整机技术改造课件

1、鞍钢股份冷轧厂鞍钢股份冷轧厂15001500平整机技术改造平整机技术改造 报告人报告人: :董广董广20082008年年6 6月月系统概述系统概述装机水平及主要技术参数装机水平及主要技术参数二级机及二级机及HMIHMI系统系统 顺序控制及物料跟踪系统顺序控制及物料跟踪系统传动系统及主令斜坡功能传动系统及主令斜坡功能机架工艺控制系统机架工艺控制系统结束语 项目背景项目背景：鞍钢股份冷轧厂1#线1#平整机组始建于1958年，为国内第一套冷轧平整机组。该机组全套引进原苏联设备。主传动采用直流电动机驱动，传动控制系统采用发电电动机组。压下系统采用电动压下。顺序控制全部采用继电器方式。经过近半个世纪的连

2、续运行，该机组不论从能耗，控制精度及生产产品的质量上都无法满足企业发展的需要。因此，股份公司决定对1#平整机组实行全面升级改造。 系统概述系统概述：改造后的机组采用了大量国内领先的先进技术，主要包括三级计算机控制系统；全交流变频调速系统；传动工艺板采用T400；顺序及主令控制采用SIEMENS公司S7 416-3型PLC系统；工艺及速度主令控制采用FM458模块；利用出入口激光测速仪保证带钢速度检测的精度，进而利用张力控制和液压辊缝控制来保证高精度的延伸率控制。改造后1500平整机组鸟瞰图系统概述系统概述装机水平及主要技术参数装机水平及主要技术参数二级机及二级机及HMIHMI系统系统 顺序控制

3、及物料跟踪系统顺序控制及物料跟踪系统传动系统及主令斜坡功能传动系统及主令斜坡功能机架工艺控制系统机架工艺控制系统结束语装机水平及特点：装机水平及特点：机组采用交流变频调速及主令自动化控制系统；液压压下辊缝、压力、延伸率自动控制及工作辊正、负弯辊系统控制；上卷、卸卷自动控制；开卷CPC自动对中；机组按轧制规程速度自动控制；机组自动控制系统具有与上级网（三级网）通讯功能；机组分切自动降速准停控制；支承辊轴承、工作辊轴承为油气润滑，平整机组具有湿平整工艺；工作辊快速换辊（在线换辊）；工作辊轴头准确定位； 机组自动加、减速与停车；HMI人机接口功能；下工作辊电机单独传动； 轧辊自动清扫；钢卷自动称重；

4、自动穿带。机组主要技术参数机组主要技术参数: 最大轧制压力 最大轧制力矩最大轧制速度开卷张力卷取张力工作辊正/负弯辊力（单辊单侧）一般液压传动系统压力压下平衡弯辊系统压力12000 kN20 kNm1350 m/min6100 kN 8150 kN450/350 kN14 MPa25 MPa系统概述系统概述装机水平及主要技术参数装机水平及主要技术参数二级机及二级机及HMIHMI系统系统 顺序控制及物料跟踪系统顺序控制及物料跟踪系统传动系统及主令斜坡功能传动系统及主令斜坡功能机架工艺控制系统机架工艺控制系统结束语 人机接口系统（HMI）作为基础自动化系统重要组成部分，用于控制系统的各种数据的设定

5、、显示、故障报警，以及相应的工艺操作和设备的在线调试及维护等，发挥越来越重要的作用。二级服务器负责接受三级下发的生产计划然后再下发给一级PLC，自动生成并下发机组运行所需要的各种参数值，实时采集现场生产数据，在生成结束时自动生成成品数据，还能够自动记录机组停机时间、停机原因，记录机组拒绝卷信息、换辊信息并把这些数据发送到三级计算机。 硬件配置硬件配置 冷轧1#线1#平整机组的工艺布置设有一个主电室和一个操作室。根据自动化网络结构要求，在PLC主电室设置了3COM 24口中心交换机一台，二级服务器一台，WinCC服务器一台，工程师站两台，PLC编程器一台，PDA电脑一台，HP 1020网络打印机

6、（带1块10/100M自适应以太网卡）一台。在操作室设有两台WinCC操作站，一台二级操作站以及一台3COM 24口中心交换机。HMI监控系统的中心交换机是SPM机组基础自动化（L1）数据交换的核心。操作室两台WinCC操作站，用于监视和控制整个机组运行状况及设备运行状况。操作室一台二级操作站，用于下发生产计划，查询辊信息、成品数据，停机时间等机组信息。1500平整机通讯系统网络图 SPM机组的基础自动化网络系统按568B的标准，将2个S7-400 PLC控制器和1个S7-300F急停PLC控制器连到3COM中心交换机的PLC网段。工程师站、便携编程器和HP网络打印机也都按568B的标准连到操

7、作台上PC机网段的边缘交换机上。PLC控制器与WinCC Server之间采用SIMATIC工业以太网ISO协议通讯，WinCC Server与WinCC Client之间采用TCP/IP协议通讯。 软件配置软件配置 HMI监控系统采用WinCC V6.0版本编程。HMI服务器和操作站都是采用中文Windows 2000操作系统，具有开放的编程环境。WinCC V6.0中SQL 2000 数据库运行于服务器上，存储在实时数据库中的数据，可以通过多台HMI Client实现数据实时交换。作为Client/Server结构，HMI上监控的数据全部通过服务器提交查询、修改等指令，通过光纤以太网再传送

8、至PLC，完成对现场设备的在线监控与操作。 二级服务器采用Windows2003操作系统，具有开放的编程环境。数据库系统安装的是ORACLE9i，编程环境为VB6.0，二级主程序通过VB中的Winsock控件与PLC通讯，通过TCP/IP与三级计算机通讯。HMI轧机状态预览图系统概述系统概述装机水平及主要技术参数装机水平及主要技术参数二级机及二级机及HMIHMI系统系统 顺序控制及物料跟踪系统顺序控制及物料跟踪系统传动系统及主令斜坡功能传动系统及主令斜坡功能机架工艺控制系统机架工艺控制系统结束语 顺序控制及物料跟踪系统由顺序控制PLC柜中CPU1来实现。该CPU采用S7 416-3型CPU。通

9、过内部全局变量同CPU2（三站控制）进行数据交换。利用以太网同工艺控制PLC中DAMA（数据管理）CPU进行数据交换。1500平整机入口设备入口步进梁自动运行钢卷宽度、直径自动测量上料小车自动上料带头预处理装置开卷机压辊、开卷机涨缩径入口1#、2#穿带导板导向辊压辊入口防跳辊、防皱辊工作辊及支持辊锁紧装置接轴锁紧装置上下斜楔调整装置及上下斜楔锁紧装置支持辊平衡装置工作辊轨道升降装置出口防跳辊、防缠导板出口吹风系统出口分切剪出口导板 1500平整机机架设备1500平整机出口设备出口导向辊压辊卷取机穿带板卷取机压辊卷取机涨缩径卷取机助卷器装置出口卸料小车自动卸料出口步进梁自动运行出口钢卷自动称重快

10、速在线换辊装置 上述这些设备均包含手动和自动操作模式。其中出、入口步进梁、上料小车，卸料小车，快速换辊装置等设备由顺序控制PLC进行手动和自动控制，其它相关设备参与这些自动控制。而其它机组上的设备如穿带板和各种压辊等装置由顺序控制PLC进行模式转换控制，自动时动作命令由主令PLC发出，手动命令由顺序控制PLC处理。 物料跟踪系统是保证生产顺利进行的基础。它包括入口及出口两部分跟踪控制。 首先，当一卷原料被吊车吊运到入口步进梁上后，由操作人员对该钢卷进行确认。通过HMI画面向二级机申请该卷原料数据。二级机查询数据库，如果该钢卷数据存在，则将该卷原料数据下发到PLC中专门的数据存储区。如果没有该卷

11、原料数据，则在HMI画面显示提示信息，此原料不能生产。当原料卷被入口步进梁运至5#位时，自动对该卷进行直径测量，将测量值同原料的原始值进行比较，如果误差小于30mm，则用测量值覆盖原始值，作为该卷的实际卷径。如果误差大于50mm，将产生报警信号，切断自动程序，由操作人员确认后，重新启动自动程序。 入口钢卷跟踪HMI画面 当钢卷被运到6#位置时，上料小车开始接卷，进行自动上料。当小车托起钢卷后，钢卷的数据被跟踪到小车上。小车到达升降位置以后，按照钢卷的直径，将钢卷的内径同开卷机的卷筒中心线重合，然后小车继续向开卷机方向移动，将钢卷套在开卷机的卷筒之上。此时钢卷的数据还在上料小车上。当开卷机涨径，

12、小车下降后，钢卷数据自动跟踪到开卷机上。同时生成申请信号，向二级机申请该卷的平整工艺参数，包括开卷机张力，卷取机张力，延伸率设定值，轧制力，弯辊力，倾斜值，最高速度等参数。基础自动化控制系统将按照这些设定值进行生产。 二级设定值HMI画面系统概述系统概述装机水平及主要技术参数装机水平及主要技术参数二级机及二级机及HMIHMI系统系统 顺序控制及物料跟踪系统顺序控制及物料跟踪系统传动系统及主令斜坡功能传动系统及主令斜坡功能机架工艺控制系统机架工艺控制系统结束语 电气传动是平整机的主要驱动动力，SPM1500采用西门子成熟的驱动产品6SE70系列变频装置，并在变频装置中增加了工艺板T400，工艺板

13、T400在传动中完成与传动相关的自动化功能，如摩擦和转动惯量的记录，卷径计算和开环张力控制等。1500平整机主传动配置图 MRG功能分类： 电气传动的速度模式包括穿带，运行，保持，抛尾，停车和快停模式，MCOR也接收来自E-stop的反馈信号来协调传动和速度模式的信号。在速度模式中，快停模式的优先级是最高的，它可以中断其他任何速度模式。操作人员的触发、电气传动的状态以及其他自动化功能都可以引起快停模式的激活，在快停模式时，主令斜坡将速度设定值设置为零，按照快停加速度停车，避免断带的发生。在速度为零时，切断张力。其余速度模式的优先级从大到小的顺序是停车模式、穿带、抛尾、保持、运行。 定位功能主要

14、完成对带头和带尾的位置控制，主要应用于自动穿带，自动抛尾和带尾定位等功能，目的在于提高生产率和成材率，减轻操作人员的工作强度。 MRG计算线上所有传动的速度和加速度设定值。依据不同的速度模式如穿带、运行、保持、停止和快停，设定不同的速度设定值。所有的加速度通过圆角进行处理。 MCOR（master ramp coordinator）完成MRG（master ramp generator）的协调功能，它负责基本传动和主令斜坡的内部联锁和顺序控制以及定位功能和带钢自动减速停车等功能，主要包括线速度模式，点动功能和张力功能等 系统概述系统概述装机水平及主要技术参数装机水平及主要技术参数二级机及二级机

15、及HMIHMI系统系统 顺序控制及物料跟踪系统顺序控制及物料跟踪系统传动系统及主令斜坡功能传动系统及主令斜坡功能机架工艺控制系统机架工艺控制系统结束语 SC（stand coordinate）机架控制，1500平整机组包括HGC、BEND、AEC三个部分。硬件功能主要通过FM458中实现闭环控制，还有一部分在S7中进行逻辑判断。HGC原理图 HGC（hydraulic gap control）的核心部分是轧制力控制模式和位置控制模式，在位置控制模式中通过安装在液压缸底部的位置传感器（线型码盘）来检测液压缸的移动范围，进行闭环控制，而在轧制力模式中是通过安装在主压下缸上的压力传感器来进行轧制力的

16、测量和计算，从而实现轧制力的闭环的。辊缝控制图 弯辊控制（BEND）：1500平整机组使用的是无死区的弯辊控制，弯辊力的计算是内侧弯辊值加上外侧弯辊值的和值。弯辊力的检测手段使用的是压力传感器检测。弯辊控制主要起到调节板型的作用，当正弯时弯辊缸伸出，抵消工作辊两边的轧制力，使钢板中间厚度变薄，两边的厚度增加。当负弯时弯辊缸缩回，增加两边工作辊两边的轧制力，使钢板两边变薄，中间的厚度增加。通过此方式来改善平后板型。 延伸率控制（AEC）：AEC（Automatic Elongation Control）延伸率控制，是平整机组的一项重要控制指标。延伸率控制在平整机组包括轧制力控制和轧制力、张力共同

17、控制两种模式，轧制力控制就是以轧制力为延伸率调节手段，实现延伸率闭环。轧制力、张力共同控制的方式就是以轧制力和张力两个闭环控制同时进行调节来实现延伸率的闭环。延伸率的计算方式如下：%100*vvv001系统概述系统概述装机水平及主要技术参数装机水平及主要技术参数二级机及二级机及HMIHMI系统系统 顺序控制及物料跟踪系统顺序控制及物料跟踪系统传动系统及主令斜坡功能传动系统及主令斜坡功能机架工艺控制系统机架工艺控制系统结束语 1500平整机组改造投产以来运行情况比较稳定，仅用两个月试生产即实现达产目标。轧制力系统运行稳定，轧制力波动控制在5%以内，张力波动控制在2%以内，延伸率控制在5%以内，达到了设计要求，满足生产需要，极大改善了鞍钢股份