热处理区(电气篇)

1、热处理区（电气设备篇）宝钢特钢热轧厂宝钢特钢热轧厂培训教材培训教材热处理区主要设备构成l 1# 1#固溶淬火热处理线固溶淬火热处理线 l 2# 2#高温固溶热处理线高温固溶热处理线 l 小冷床小冷床l 冷矫直机冷矫直机l 堆垛装置堆垛装置l 等离子切割机等离子切割机热处理区设备平面布置1#固溶淬火热处理线第一章 绪论一、概述一、概述 在炉卷轧机后道在炉卷轧机后道C-DC-D跨跨2020至至3030号柱之间设置连续固溶热处理作号柱之间设置连续固溶热处理作业线一条，主要用于固溶、正火、退火热处理。年热处理为业线一条，主要用于固溶、正火、退火热处理。年热处理为111540 111540 t/at/a

2、，计划作业时间，计划作业时间78007800小时。小时。 该热处理炉生产线由受料辊道、该热处理炉生产线由受料辊道、1#1#辊底式热处理炉、淬火机、辊底式热处理炉、淬火机、输出辊道、冷却室、水处理系统组成。总长度约输出辊道、冷却室、水处理系统组成。总长度约118m118m（不包括冷却（不包括冷却室）、冷却室辊道长度约室）、冷却室辊道长度约12m12m。 计划装炉的钢板由行车吊运至受料辊道对中，当允许入炉，受计划装炉的钢板由行车吊运至受料辊道对中，当允许入炉，受料辊道与炉内入口段辊道同步将钢板送入炉内。钢板在炉内以设定料辊道与炉内入口段辊道同步将钢板送入炉内。钢板在炉内以设定速度前进或摆动，经加热

3、、均热达到出炉端，炉内出口段辊道与淬速度前进或摆动，经加热、均热达到出炉端，炉内出口段辊道与淬火机辊道同步将钢板送出炉外。如是正火、退火热处理，钢板将快火机辊道同步将钢板送出炉外。如是正火、退火热处理，钢板将快速穿过淬火机，不进行喷水冷却；如是固溶热处理，钢板将按淬火速穿过淬火机，不进行喷水冷却；如是固溶热处理，钢板将按淬火要求的速度通过淬火机、同时喷水快速冷却。要求的速度通过淬火机、同时喷水快速冷却。 二、主要设备组成二、主要设备组成 上料辊道上料辊道 1#1#辊底式热处理炉辊底式热处理炉 燃烧系统燃烧系统 管道系统管道系统 淬火机淬火机 淬火机输出辊道淬火机输出辊道 冷却室冷却室 炉区液压

4、站炉区液压站 炉区润滑站炉区润滑站 三电系统三电系统三、简易工艺流程三、简易工艺流程 1) 1) 上料，对中和测长上料，对中和测长2) 2) 装炉和钢板炉内运动装炉和钢板炉内运动3) 3) 出炉通过淬火机组出炉通过淬火机组4) 4) 冷却室冷却冷却室冷却 第二章第二章 供配电系统供配电系统一、概况一、概况 两路单独的两路单独的AC 380V/50Hz AC 380V/50Hz 电源，送至热处理线电气室。低压配电源，送至热处理线电气室。低压配电柜包括电柜包括1 1 次配电柜和二次配电柜，各配电柜均留有一定的备用回次配电柜和二次配电柜，各配电柜均留有一定的备用回路。一次配电柜提供热处理线的主要动力

5、电源，二次配电柜主要提路。一次配电柜提供热处理线的主要动力电源，二次配电柜主要提供小动力电源。热处理炉区、淬火机区、提升液压站、冷却室区共供小动力电源。热处理炉区、淬火机区、提升液压站、冷却室区共用用1 1 套可自动切换两路电源的低压配电系统；在线使用的电机额定套可自动切换两路电源的低压配电系统；在线使用的电机额定总电流为总电流为2883A2883A，其它设备所需电流约，其它设备所需电流约600A600A，因此选用，因此选用3200A 3200A 断路断路器作为两路电源的输入开关。正常工作时，两路电源各承担总负载器作为两路电源的输入开关。正常工作时，两路电源各承担总负载的的50%50%，当两路

6、电源的任何一路出现故障后，另一路电源将承担全，当两路电源的任何一路出现故障后，另一路电源将承担全部负载的供电。进线柜配置智能型电量计量装置。部负载的供电。进线柜配置智能型电量计量装置。二、配电系统单线图二、配电系统单线图 第三章第三章 电气传动系统电气传动系统 一、辊底式热处理炉的电气传动一、辊底式热处理炉的电气传动 低压恒速电机采用低压恒速电机采用MCC MCC 控制；控制； 助燃风机和排烟风机采用软启动控制；助燃风机和排烟风机采用软启动控制； 辊道电机采用变频调速系统。辊道电机采用变频调速系统。 二、主要电气传动设备二、主要电气传动设备变频器热备技术辊底式热处理炉上的应用变频器热备技术辊底

7、式热处理炉上的应用 根据以往热处理炉的使用经验，由变频器故障引起的炉内辊道根据以往热处理炉的使用经验，由变频器故障引起的炉内辊道停止转动的现象经常发生，为此在辊底式连续热处理炉炉辊传动设停止转动的现象经常发生，为此在辊底式连续热处理炉炉辊传动设计上进行了改进，决定采用变频器热备技术，以此减少由炉内辊道计上进行了改进，决定采用变频器热备技术，以此减少由炉内辊道变频器故障引起的热处理炉熄火的现象发生，降低高价值炉辊的损变频器故障引起的热处理炉熄火的现象发生，降低高价值炉辊的损耗。耗。 炉辊传动变频器热备方案炉辊传动变频器热备方案 1# 1#辊底式热处理炉共有辊底式热处理炉共有137137根炉内辊道

8、，其中辊面速度为根炉内辊道，其中辊面速度为 0.50.520 m/min20 m/min的辊道有的辊道有117117根（电机功率根（电机功率2.2KW2.2KW），辊面速度为），辊面速度为 0.50.540 m/min40 m/min的辊道有的辊道有2020根（电机功率根（电机功率3KW3KW），由于调速范围大，），由于调速范围大，故采用一根辊道配置一台电机、一台变频器、一个编码器。炉内辊故采用一根辊道配置一台电机、一台变频器、一个编码器。炉内辊道传动一共配置道传动一共配置137137台变频器，从变频柜内部布置（一个柜最多布台变频器，从变频柜内部布置（一个柜最多布置置8 8台变频器）和运行成本

9、考虑，我们决定采取七用一备的变频器台变频器）和运行成本考虑，我们决定采取七用一备的变频器热备方案。热备方案。 以一组炉内辊道为例，以一组炉内辊道为例， 配置方案为七用一备，即下图中最右配置方案为七用一备，即下图中最右边的变频器为备用变频器，在边的变频器为备用变频器，在PLCPLC接到其他工作变频器的故障信号接到其他工作变频器的故障信号之后，断开故障变频与电机之间的接触器，并闭合备用变频器与电之后，断开故障变频与电机之间的接触器，并闭合备用变频器与电机之间的接触器，以达到热备用的目的，在故障解除后自动切换为机之间的接触器，以达到热备用的目的，在故障解除后自动切换为正常状态。详见以下变频柜主回路图

10、，以一个变频柜为例。正常状态。详见以下变频柜主回路图，以一个变频柜为例。 第四章第四章 电气自动化系统电气自动化系统 一、自动化系统配置图一、自动化系统配置图PLCPLC配置配置 采用采用S7-400S7-400系列产品作为系列产品作为1#1#固溶淬火热处理线固溶淬火热处理线L1L1的核心控制设的核心控制设备，以实现热处理线的电气备，以实现热处理线的电气/ /仪表的检测、控制。基础自动化采用仪表的检测、控制。基础自动化采用S7-400S7-400系统，包括电气控制、仪表控制、通用部分三部分，总共由系统，包括电气控制、仪表控制、通用部分三部分，总共由3 3套套PLCPLC组成。组成。 1 1套套

11、PLCPLC用于电气部分，负责热处理炉、淬火机和冷却室的顺序用于电气部分，负责热处理炉、淬火机和冷却室的顺序控制。控制。 1 1套套PLC PLC 连结连结5 5套套ET200M ET200M 远程远程I/O I/O 。 1 1套套PLC PLC 用于热处理炉仪表控制用于热处理炉仪表控制 。 I/OI/O系统配置系统配置 采用采用ET200ET200远程站作为远程站作为I/OI/O系统的主要设备，用于对各种系统的主要设备，用于对各种I/OI/O数数据的收集和控制输出。其中：据的收集和控制输出。其中： 仪表仪表I/OI/O用于温度、压力、流量等信号的输入；各种调节阀、用于温度、压力、流量等信号的

12、输入；各种调节阀、开关阀的控制输出。开关阀的控制输出。 电气电气I/OI/O用于各种设备的位置信号、坯料位置信号的输入；以用于各种设备的位置信号、坯料位置信号的输入；以及及MCCMCC、变频装置的启、变频装置的启/ /停信号的输出。停信号的输出。 MCCMCC的重要信号，诸如电机的启动方式、运行状态、主短路器的重要信号，诸如电机的启动方式、运行状态、主短路器准备好及故障状态通过控制继电器的辅助触点送给准备好及故障状态通过控制继电器的辅助触点送给PLCPLC系统，操作系统，操作人员和维护工程师可以控制人员和维护工程师可以控制MCCMCC的运行状态并可通过的运行状态并可通过HMIHMI的报警信息，

13、的报警信息，了解所发生的故障。了解所发生的故障。HMIHMI的配置的配置 全线共配置全线共配置1 1 台服务器和台服务器和3 3 台客户机，其中台客户机，其中1 1 台客户机用于上台客户机用于上料和热处理炉操作及监控，料和热处理炉操作及监控，1 1 台客户机用于热处理炉仪表操作和监台客户机用于热处理炉仪表操作和监控，控，1 1 台客户机用于淬火机和冷却室的操作及监控。工程师站配置台客户机用于淬火机和冷却室的操作及监控。工程师站配置同过程机服务器。同过程机服务器。 本系统所称人机界面系统本系统所称人机界面系统(HMI)(HMI)从系统分级来说包括两部分，一从系统分级来说包括两部分，一部分为过程控

14、制级部分为过程控制级HMIHMI，用于显示和处理过程控制信息；另一部分，用于显示和处理过程控制信息；另一部分为基础自动化级为基础自动化级HMIHMI，用于显示和处理基础自动化信息。因为在网，用于显示和处理基础自动化信息。因为在网络上实现共享，同一台络上实现共享，同一台HMI HMI 既可显示来自过程计算机的信息，也可既可显示来自过程计算机的信息，也可显示来自基础自动化的信息，是完全等同的，可以选用统一的型号显示来自基础自动化的信息，是完全等同的，可以选用统一的型号和配置。和配置。控制系统网络组态控制系统网络组态1 1） 系统通信网系统通信网 本系统采用本系统采用TCP/IP TCP/IP 以太

15、网网络连接，完成以太网网络连接，完成PLC PLC 控制器与监控计算控制器与监控计算机机HMI HMI 之间以及之间以及L2L2级之间的数据传递、信号联络和通讯。级之间的数据传递、信号联络和通讯。2 2） 传动通信网传动通信网 本本PLC PLC 与热处理生产线的其他与热处理生产线的其他PLC PLC 的通讯通过工业以太网实现。的通讯通过工业以太网实现。 本系统采用本系统采用PROFIBUS PROFIBUS 网进行网进行PLC PLC 控制器与各传动装置之间的数据控制器与各传动装置之间的数据交换与通讯。交换与通讯。3 3） 分布式分布式I/O I/O 网络网络 本系统采用本系统采用PROFI

16、BUS DP PROFIBUS DP 网进行网进行PLC PLC 控制器与各控制器与各I/O I/O 站（站（ET-200MET-200M）之间的数据交换与通讯。之间的数据交换与通讯。三、自动化控制功能三、自动化控制功能1 1、顺序连锁控制顺序连锁控制1) 1) 上料区辊道控制上料区辊道控制2) 2) 刷辊的控制；刷辊的控制；3) 3) 板坯入炉联锁控制板坯入炉联锁控制4) 4) 炉内辊道控制炉内辊道控制5) 5) 钢板炉内位置跟踪钢板炉内位置跟踪2 2、仪表控制系统、仪表控制系统 自动化仪表控制系统完成对加热炉生产过程中各种参量、数据自动化仪表控制系统完成对加热炉生产过程中各种参量、数据的采

17、集，输入输出信号的变换、处理、显示、计录、累积、运算、的采集，输入输出信号的变换、处理、显示、计录、累积、运算、联锁报警、回路控制、逻辑控制等功能。联锁报警、回路控制、逻辑控制等功能。1) 1) 主要检测、控制项目主要检测、控制项目2) 2) 温度控制温度控制3) 3) 炉压控制炉压控制4) 4) 天燃气压力控制天燃气压力控制5) 5) 助燃空气压力控制助燃空气压力控制6) 6) 排烟风机控制排烟风机控制7) 7) 安全连锁逻辑保护控制安全连锁逻辑保护控制上料区辊道控制上料区辊道控制用途：完成钢板在上料区的对中、称重、测长和定位。用途：完成钢板在上料区的对中、称重、测长和定位。操作地点：就地操

18、作箱、主操作台和主操作室操作地点：就地操作箱、主操作台和主操作室HMIHMI。传动方式：辊道分组变频传动。传动方式：辊道分组变频传动。检测元件：冷金属检测器检测元件：冷金属检测器(JS1-JS3)(JS1-JS3)、增量编码器、增量编码器PLGPLG。联锁设备：炉内进料段辊道、装料炉门的相关信号。联锁设备：炉内进料段辊道、装料炉门的相关信号。控制说明：（参见下如下示意图）控制说明：（参见下如下示意图） 炉外装料辊到分为炉外装料辊到分为3 3 组，为变频成组传动。第一组为上料辊道，组，为变频成组传动。第一组为上料辊道，第二组为对中称重辊道组，第二组为测长及入炉辊道组。第二组为对中称重辊道组，第二

19、组为测长及入炉辊道组。 对中后的钢板以低速、同步地进入测长辊道组，当板头被对中后的钢板以低速、同步地进入测长辊道组，当板头被JS2 JS2 捕捉到，捕捉到，PLC PLC 开始对编码器的转数计数，当板尾被开始对编码器的转数计数，当板尾被JS1 JS1 捕捉，则辊捕捉，则辊道组停止并停止计数。这样钢板的长度就可以测量出来。同时也确道组停止并停止计数。这样钢板的长度就可以测量出来。同时也确定了钢板的起始位置。其中定了钢板的起始位置。其中JS3 JS3 用来确定装料炉门的联锁控制。用来确定装料炉门的联锁控制。 当测长完毕，钢板的长度以及钢板的确切位置就被当测长完毕，钢板的长度以及钢板的确切位置就被P

20、LC PLC 记录下记录下来，用做后续快速装钢的初始数据。来，用做后续快速装钢的初始数据。 测长原理：测长原理： 当钢板头部经过第当钢板头部经过第2 2 个金属检测器时，编码器开始计数，当钢个金属检测器时，编码器开始计数，当钢板尾部通过第板尾部通过第1 1 金属检测器时，编码器计数停止，得出电机转过的金属检测器时，编码器计数停止，得出电机转过的圈数圈数n n，则钢板的长度为：，则钢板的长度为：L=L0L=L0n n* * *D/iD/i 式中：式中：L1 L1 为第为第1 1 个金属检测器和第个金属检测器和第2 2 个金属检测器之间的距个金属检测器之间的距离；离；D D 为辊子直径、为辊子直径

21、、i i为减速机速比。为减速机速比。刷辊的控制刷辊的控制用途：完成钢板底部微小的（金属）颗粒的清扫用途：完成钢板底部微小的（金属）颗粒的清扫操作地点：就地操作箱（与上料辊道合并），主操作台和主操作室操作地点：就地操作箱（与上料辊道合并），主操作台和主操作室HMIHMI传动方式：变频传动传动方式：变频传动联锁设备：炉前辊道联锁设备：炉前辊道 控制说明：当自动装炉时，控制说明：当自动装炉时，PLC PLC 将在钢板到达辊刷组之前自动启将在钢板到达辊刷组之前自动启动辊刷组，辊刷组的速度将根据钢板的运行速度自动调节，以保证动辊刷组，辊刷组的速度将根据钢板的运行速度自动调节，以保证表面清理效果。钢板通过

22、后辊刷组自动停止，也可以人工控制辊刷表面清理效果。钢板通过后辊刷组自动停止，也可以人工控制辊刷组。组。炉内辊道的控制炉内辊道的控制用途：完成钢板在炉内的输送、摆动、出料。用途：完成钢板在炉内的输送、摆动、出料。操作地点：就地操作箱；主操作台和主操作室操作地点：就地操作箱；主操作台和主操作室HMIHMI。传动方式：所有辊道的单独变频传动。传动方式：所有辊道的单独变频传动。检测元件：检测元件：7 7 台炉内激光检测装置（台炉内激光检测装置（JG1-JG7JG1-JG7）和）和1 1 台出炉热检。台出炉热检。联锁设备：炉外上料区辊道组、装料炉门、出料炉门、出料辊道。联锁设备：炉外上料区辊道组、装料炉

23、门、出料炉门、出料辊道。 当当JS3 JS3 检测有钢，有跟踪知道炉内入炉辊道组无钢，则装料炉检测有钢，有跟踪知道炉内入炉辊道组无钢，则装料炉门打开，钢板快速进入炉内，直到门打开，钢板快速进入炉内，直到JG1 JG1 检测到钢板尾部，关闭装料检测到钢板尾部，关闭装料炉门。由于炉内的辊道是单独变频传动，因此可以保证由炉门。由于炉内的辊道是单独变频传动，因此可以保证由PLC PLC 控制控制到每根辊道的加速减速。到每根辊道的加速减速。 钢板出炉的控制钢板出炉的控制 当当JG7 JG7 检测到钢板的头部，并且钢板达到计算温度、淬火机准检测到钢板的头部，并且钢板达到计算温度、淬火机准备就绪可以接收新钢

24、板，出料炉门就可以开到工作高度，提升辊道备就绪可以接收新钢板，出料炉门就可以开到工作高度，提升辊道速度与淬火机控制系统辊道设定速度一致。在钢板尾部通过炉门处速度与淬火机控制系统辊道设定速度一致。在钢板尾部通过炉门处检测器检测器JG8 JG8 后，出料炉门就可以再次关闭，同时，当钢板的尾部离后，出料炉门就可以再次关闭，同时，当钢板的尾部离开某根辊道时，该辊道速度自动下降到低速运转。如果钢板不能出开某根辊道时，该辊道速度自动下降到低速运转。如果钢板不能出炉，那就在炉，那就在JG6 JG6 和和JG7 JG7 之间摆动。之间摆动。 注意：如果淬火机和炉内出料辊道注意：如果淬火机和炉内出料辊道T2 T

25、2 没有空闲，钢板不能出没有空闲，钢板不能出炉。炉。钢板的炉内跟踪及位置修正钢板的炉内跟踪及位置修正 由于辊道的速度是由电机的转速确定的，同时采用高性能、带由于辊道的速度是由电机的转速确定的，同时采用高性能、带开环矢量控制的变频装置，我们完全可以根据变频器的输出频率，开环矢量控制的变频装置，我们完全可以根据变频器的输出频率，计算承载辊道的转速。在预知钢板初始位置的情况下，计算出每块计算承载辊道的转速。在预知钢板初始位置的情况下，计算出每块钢板在炉内的确切位置。考虑到钢板在辊道上的打滑因素，我们在钢板在炉内的确切位置。考虑到钢板在辊道上的打滑因素，我们在炉内的适当位置，设置炉内的适当位置，设置3

26、 3 台激光检测装置，用于对钢板位置的修正。台激光检测装置，用于对钢板位置的修正。即当钢板在两个激光装置之间时，由辊道的转速计算钢板的位置；即当钢板在两个激光装置之间时，由辊道的转速计算钢板的位置；当行进到激光检测装置时，则将钢板的位置信息进行校正，这样就当行进到激光检测装置时，则将钢板的位置信息进行校正，这样就消除了钢板在全行程中的行走误差。保证钢板位置跟踪的相对准确消除了钢板在全行程中的行走误差。保证钢板位置跟踪的相对准确性，直至出炉。钢板在炉内运送过程的位置误差可控制在性，直至出炉。钢板在炉内运送过程的位置误差可控制在100mm100mm。系统安全连锁控制系统安全连锁控制 装料辊道与炉门

27、的安全连锁控制；装料辊道与炉门的安全连锁控制； 出料辊道与炉门的安全连锁控制；出料辊道与炉门的安全连锁控制； 摆动加热时的限位连锁控制；摆动加热时的限位连锁控制； 仪表控制安全连锁逻辑保护系统。仪表控制安全连锁逻辑保护系统。淬火机本体控制功能淬火机本体控制功能1) 1) 数据采集和处理；数据采集和处理；2) 2) 高压段喷水电动阀开度流量调节控制；高压段喷水电动阀开度流量调节控制；3) 3) 低压段喷水电动阀开度流量调节控制；低压段喷水电动阀开度流量调节控制；4) 4) 高压段喷水快速开闭开关控制；高压段喷水快速开闭开关控制；5) 5) 低压段喷水快速开闭开关控制；低压段喷水快速开闭开关控制；

28、6) 6) 高压段喷水流量的比率控制；高压段喷水流量的比率控制；7) 7) 低压段喷水流量的比率控制；低压段喷水流量的比率控制；8) 8) 气雾冷却段冷却介质流量的比率控制；气雾冷却段冷却介质流量的比率控制；9) 9) 淬火机上框架位置控制；淬火机上框架位置控制；10) 10) 淬火机内钢板微跟踪；淬火机内钢板微跟踪； 11) 11) 钢板尾部移动过程中的冷却水顺序关断控制；钢板尾部移动过程中的冷却水顺序关断控制；12) 12) 检测辊道淬火机上部框架的保护控制；检测辊道淬火机上部框架的保护控制；13) 13) 淬火机入口和出口水刮板和气刀开关控制；淬火机入口和出口水刮板和气刀开关控制；14)

29、 14) 淬火机输送辊道的控制；淬火机输送辊道的控制；15) 15) 淬火系统的联锁控制；淬火系统的联锁控制；16) 16) 气雾风机控制。气雾风机控制。四、四、HMIHMI 本系统所称人机界面系统本系统所称人机界面系统(HMI)(HMI)从系统分级来说包括两部分，从系统分级来说包括两部分，一部分为过程控制级一部分为过程控制级HMIHMI，用于显示和处理过程控制信息；另一部，用于显示和处理过程控制信息；另一部分为基础自动化级分为基础自动化级HMIHMI，用于显示和处理基础自动化信息。因为在，用于显示和处理基础自动化信息。因为在网络上实现共享，同一台网络上实现共享，同一台HMI HMI 既可显示

30、来自过程计算机的信息，也既可显示来自过程计算机的信息，也可显示来自基础自动化的信息，是完全等同的，可以选用统一的型可显示来自基础自动化的信息，是完全等同的，可以选用统一的型号和配置。号和配置。 人机界面系统（人机界面系统（HMIHMI）采用标准工业用人机接口）采用标准工业用人机接口SIMATIC Win SIMATIC Win CC CC 监控系统软件，监控系统软件，L1 L1 和和L2 L2 的画面可以共用一个的画面可以共用一个HMIHMI，每台，每台PC PC 都都可看到所有可看到所有L1L1、L2 L2 画面。监控系统采用服务器画面。监控系统采用服务器/ /客户端形式。客户端形式。人机界

31、面的功能主要包括：人机界面的功能主要包括： 显示生产过程中的各种工艺参数和信息；显示生产过程中的各种工艺参数和信息； 对于生产过程中的故障提供报警信息；对于生产过程中的故障提供报警信息； 接收操作人员输入的生产数据；接收操作人员输入的生产数据； 接收操作人员发出的干预生产的命令；接收操作人员发出的干预生产的命令； 操作方式：手动、半自动、自动。操作方式：手动、半自动、自动。物料跟踪画面包括如下内容：物料跟踪画面包括如下内容： 动态显示每块钢板在炉内的实际位置；动态显示每块钢板在炉内的实际位置； 相应钢板的材质、长度、厚度、宽度相应钢板的材质、长度、厚度、宽度 相应钢板的入炉时间；相应钢板的入炉

32、时间； 相应钢板的预计在炉时间以及计划的出炉时间。相应钢板的预计在炉时间以及计划的出炉时间。加热状态显示内容有：加热状态显示内容有： 对应于本批号在线热处理钢板沿炉长方向，各供热区炉膛温度对应于本批号在线热处理钢板沿炉长方向，各供热区炉膛温度实际分布值；实际分布值； 与之对应的各段炉膛温度设定值与之对应的各段炉膛温度设定值 与之对应的钢板计算温度实际值；与之对应的钢板计算温度实际值； 与之对应的钢板理想加热温度值；与之对应的钢板理想加热温度值；加热状态的预测趋势显示加热状态的预测趋势显示 显示在当前的炉膛温度下，钢板到达出料端的出炉温度；显示在当前的炉膛温度下，钢板到达出料端的出炉温度； 操作

33、模式操作模式/ /设定参数显示；设定参数显示； 显示加热方式的自动显示加热方式的自动/ /手动状态；手动状态； 在自动方式下，显示各段炉膛温度的实际设定值；在自动方式下，显示各段炉膛温度的实际设定值； 在手动状态下，显示各段炉膛温度的建议设定值。在手动状态下，显示各段炉膛温度的建议设定值。 历史趋势显示。历史趋势显示。在淬火机在淬火机HMIHMI中，如下画面：中，如下画面： 可显示钢板的所有初始数据（可显示钢板的所有初始数据（PDIPDI）；）； 淬火模式与控制方式选择与显示；淬火模式与控制方式选择与显示； 每个高低压喷嘴的控制单元工作状态手动测试（单独一个测试画每个高低压喷嘴的控制单元工作状

34、态手动测试（单独一个测试画面），并确认后输入；面），并确认后输入； 淬火高低压喷嘴选择与显示；淬火高低压喷嘴选择与显示； 钢板跟踪模拟动态显示；钢板跟踪模拟动态显示； 用不同颜色显示淬火高低压喷水组态及喷嘴的流量；用不同颜色显示淬火高低压喷水组态及喷嘴的流量； 过程机设定淬火规程的存储及手动调用；过程机设定淬火规程的存储及手动调用； 在手动控制的方式下，操作工淬火规程的设定及存储；在手动控制的方式下，操作工淬火规程的设定及存储； 故障状态记录、显示及报警。故障状态记录、显示及报警。五、过程控制计算机五、过程控制计算机 3 3台台PC-ServerPC-Server，1 1台用于热处理炉和淬火机

35、二级，台用于热处理炉和淬火机二级，1 1台用于全线台用于全线过程物料跟踪，过程物料跟踪，1 1台备用。过程控制计算机采用台备用。过程控制计算机采用HP HP 服务器。服务器。 热处理区过程控制系统热处理区过程控制系统 热处理炉过程控制的主要目的是对热处理炉过程控制的主要目的是对L1 L1 级的加热过程进行监督级的加热过程进行监督和优化控制，保证和提高加热质量、节约能源、实现炉子的自动操和优化控制，保证和提高加热质量、节约能源、实现炉子的自动操作运转。热处理炉作运转。热处理炉L2 L2 级的主要功能包括：级的主要功能包括：(1) (1) 与基础自动化系统、数据库、人机界面系统、其它过程控制系统与

36、基础自动化系统、数据库、人机界面系统、其它过程控制系统的数据通讯和处理；的数据通讯和处理；(2) (2) 热处理炉区域的钢板跟踪热处理炉区域的钢板跟踪; ;(3) (3) 管理加热钢板的信息数据管理加热钢板的信息数据; ;(4) (4) 钢板出炉时，生成钢板的加热工艺过程数据报表钢板出炉时，生成钢板的加热工艺过程数据报表; ;(5) (5) 钢板温度计算。包括：钢板装炉温度计算；炉内钢板温度实时动钢板温度计算。包括：钢板装炉温度计算；炉内钢板温度实时动态计算态计算; ;(6) (6) 优化炉温设定值计算优化炉温设定值计算; ;(7) (7) 自学习。根据数学模型的计算值和实际值进行比较，可对钢

37、板在自学习。根据数学模型的计算值和实际值进行比较，可对钢板在炉时间模型、边界热流密度模型等数学模型的相关参数进行自学习，炉时间模型、边界热流密度模型等数学模型的相关参数进行自学习，从而提高设定计算的精度；从而提高设定计算的精度；(8) (8) 热处理炉燃耗和热效率的计算；热处理炉燃耗和热效率的计算；(9) (9) 离线调试及模拟计算功能。离线调试及模拟计算功能。 热处理炉的功能可由数据通讯模块、跟踪调度模块、模型计算模热处理炉的功能可由数据通讯模块、跟踪调度模块、模型计算模块三大部分实现。块三大部分实现。淬火机过程控制系统淬火机过程控制系统 当淬火炉将信息送给淬火机二级系统时，二级系统开始进行

38、规当淬火炉将信息送给淬火机二级系统时，二级系统开始进行规程计算，为达到所期望的热处理曲线，在理想的情况下，首先根据程计算，为达到所期望的热处理曲线，在理想的情况下，首先根据钢材尺寸数据、钢种成分和板材温度，选择理想的临界冷却速率；钢材尺寸数据、钢种成分和板材温度，选择理想的临界冷却速率；第二步利用临界冷却速率确定淬火参数，即：钢板运行速度和水流第二步利用临界冷却速率确定淬火参数，即：钢板运行速度和水流速率（高压段和低压段）。如果必须的淬火冷却速率可以达到，淬速率（高压段和低压段）。如果必须的淬火冷却速率可以达到，淬火模型将这个速率送给火模型将这个速率送给PLCPLC，否则，数学模型将给出淬火机

39、的最大，否则，数学模型将给出淬火机的最大冷却速率送给冷却速率送给PLCPLC。 淬火机二级系统的由数据通讯模块、跟踪调度模块、模型计算淬火机二级系统的由数据通讯模块、跟踪调度模块、模型计算模块三大部分构成。模块三大部分构成。2#固溶热处理线第一章 绪论一、概述一、概述 用用 途：主要用于成品板的高温固溶热处理。途：主要用于成品板的高温固溶热处理。 产品方案：高温合金、镍基耐蚀合金、精密合金等产品方案：高温合金、镍基耐蚀合金、精密合金等 产品规格：厚产品规格：厚4 44040（mmmm）宽）宽60060026502650（mmmm）长）长2000200080008000（mmmm） 年生产能力：

40、年生产能力：3000 3000 吨吨/ /年年 ，年时基数：，年时基数：6500h6500h 最大装炉量：最大装炉量：6.75t 6.75t 装炉条件：室温冷装装炉条件：室温冷装二、主要设备组成二、主要设备组成 装出钢机装出钢机 2#2#室式固溶炉室式固溶炉 炉前移动装料小车炉前移动装料小车 燃烧系统燃烧系统 三电系统三电系统三、简易工艺流程三、简易工艺流程 室式高温固溶热处理炉为间断式工作，主要用于成品钢板的高室式高温固溶热处理炉为间断式工作，主要用于成品钢板的高温固溶热处理。计划装炉的钢板吊装到室式热处理炉的炉前移动装温固溶热处理。计划装炉的钢板吊装到室式热处理炉的炉前移动装料小车的辊道上

41、，小车上实现工料的对齐、测长、定位，之后小车料小车的辊道上，小车上实现工料的对齐、测长、定位，之后小车行进至炉前进料区域就位，装出钢机械托起该钢板，先后退一定的行进至炉前进料区域就位，装出钢机械托起该钢板，先后退一定的距离，以保证移动小车顺利退回炉外待料区域，之后炉门开启，装距离，以保证移动小车顺利退回炉外待料区域，之后炉门开启，装出钢机将钢板装入炉内指定位置，钢板在炉内加热、均热达到热处出钢机将钢板装入炉内指定位置，钢板在炉内加热、均热达到热处理工艺的要求，装出钢机从炉内托起钢板放到车间后道转运辊道上，理工艺的要求，装出钢机从炉内托起钢板放到车间后道转运辊道上，并经车间辊道、送冷床空冷。并经

42、车间辊道、送冷床空冷。 第二章第二章 供配电系统供配电系统一、概况一、概况 在在6ER6ER设控制配电柜一只，设进线总开关一只，电源进线来自设控制配电柜一只，设进线总开关一只，电源进线来自1 1固溶炉配电柜，固溶炉配电柜，1 1固溶炉配电柜供电采用双路供电；助燃风机、固溶炉配电柜供电采用双路供电；助燃风机、冷却风机、装出料机、移动辊道小车、炉门电机及冷却风机、装出料机、移动辊道小车、炉门电机及UPS UPS 由它供电，由它供电，S7-400/ET200M S7-400/ET200M 分布式系统及计算机单独配置分布式系统及计算机单独配置5KVA UPS5KVA UPS。二、配电系统图二、配电系统

43、图 第三章第三章 电气自动化系统电气自动化系统 一、自动化系统配置图一、自动化系统配置图二、概述二、概述 室式固溶炉自动化系统分为室式固溶炉自动化系统分为3 3 类：基础自动化系统、计算机监类：基础自动化系统、计算机监控管理系统、过程控制计算机。三者通过通过工业以太网进行高速、控管理系统、过程控制计算机。三者通过通过工业以太网进行高速、可靠的数据交换，上位机并预留与热处理炉区可靠的数据交换，上位机并预留与热处理炉区L2 L2 计算机管理系统计算机管理系统接口，通讯协议为接口，通讯协议为TCP/IP SOCKETTCP/IP SOCKET。PLC PLC 与后道区与后道区PLC PLC 数据交换

44、通数据交换通讯采用讯采用Profibus-DPProfibus-DP方式。方式。 三、基础自动化系统三、基础自动化系统 自动化系统采用自动化系统采用Siemens S7-400/ET200M Siemens S7-400/ET200M 分布式控制系统作为分布式控制系统作为室式固溶炉控制核心，室式固溶炉控制核心，S7-400 S7-400 控制柜、装出料机控制柜、装出料机ET200M ET200M 柜、移动柜、移动辊道小车辊道小车ET200M ET200M 站放在冷矫直机主操作室一楼，烧嘴燃烧站放在冷矫直机主操作室一楼，烧嘴燃烧ET200M ET200M 控制站放置在室式固溶炉现场。两者通过控制

45、站放置在室式固溶炉现场。两者通过PROFIBUS PROFIBUS 网络实现数据网络实现数据的高速交换。的高速交换。 系统设三个系统设三个ET200M ET200M 分布站：烧嘴燃烧分布站：烧嘴燃烧ET200M ET200M 控制站、装出料控制站、装出料机机ET200M ET200M 控制站、移动辊道小车控制站、移动辊道小车ET200M ET200M 站。烧嘴燃烧站。烧嘴燃烧ET200M ET200M 站站用来连接烧嘴的控制信号线，热电偶及其他仪表信号直接进燃烧用来连接烧嘴的控制信号线，热电偶及其他仪表信号直接进燃烧ET200M ET200M 控制柜。装出料机控制站用来连接现场装出料机限位开关

46、、控制柜。装出料机控制站用来连接现场装出料机限位开关、电机、装出料机的控制信号线；移动辊道小车电机、装出料机的控制信号线；移动辊道小车ET200M ET200M 站用来连接站用来连接移动辊道小车电机、辊道电机、小车光电开关、限位开关、炉门电移动辊道小车电机、辊道电机、小车光电开关、限位开关、炉门电机、炉门限位开关。机、炉门限位开关。ET200M ET200M 分布站可减少现场电缆的布线和防止分布站可减少现场电缆的布线和防止检测、控制信号的干扰。检测、控制信号的干扰。 Siemens S7-400/ET200M Siemens S7-400/ET200M 分布式控制系统从功能上可分为以下分布式控

47、制系统从功能上可分为以下几个控制系统：过程控制系统、燃烧控制系统、装出料机控制系统。几个控制系统：过程控制系统、燃烧控制系统、装出料机控制系统。 主要控制功能主要控制功能（1 1）助燃风机控制）助燃风机控制 在助燃风机旁设助燃风机操作箱一只，风机控制柜放在操作室，在助燃风机旁设助燃风机操作箱一只，风机控制柜放在操作室，风机采用降压软起动方式，风机柜设就地启停按钮和远程风机采用降压软起动方式，风机柜设就地启停按钮和远程/ /本地切本地切换开关，操作员即可在现场启动风机和在换开关，操作员即可在现场启动风机和在S7-400 S7-400 柜或柜或HMI HMI 上远程上远程启动。风机工作信号和故障信

48、号远传至启动。风机工作信号和故障信号远传至S7-400S7-400，风机工作状态在，风机工作状态在HMI HMI 上显示。风机运行信号与天然气总阀和烧嘴控制器电源联锁。上显示。风机运行信号与天然气总阀和烧嘴控制器电源联锁。助燃风机共助燃风机共2 2 台，一用一备。台，一用一备。（2 2）冷却风机控制）冷却风机控制 在冷却风机旁设冷却风机控制箱一只，风机采用直接起动方式，在冷却风机旁设冷却风机控制箱一只，风机采用直接起动方式，风机柜设就地启停按钮和远程风机柜设就地启停按钮和远程/ /本地切换开关，操作员即可在现场本地切换开关，操作员即可在现场启动风机和在启动风机和在S7-400 S7-400 柜

49、或柜或HMI HMI 上远程启动。风机工作信号和故障上远程启动。风机工作信号和故障信号远传至信号远传至S7-400S7-400，风机工作状态在，风机工作状态在HMI HMI 上显示。上显示。 （3 3）装出钢机控制）装出钢机控制 装出料机控制系统完成从移动辊道小车的取料、加热完成后的装出料机控制系统完成从移动辊道小车的取料、加热完成后的出料控制。出料控制。（4 4）移动辊道小车控制）移动辊道小车控制 移动辊道小车移动辊道小车ET200M ET200M 控制系统完成从移动辊道小车的取料、控制系统完成从移动辊道小车的取料、炉门的升降、加热完成后的出料控制。炉门的升降、加热完成后的出料控制。四、计算

50、机监控管理系统四、计算机监控管理系统 室式固溶炉室式固溶炉L1 L1 计算机系统采用一台计算机系统采用一台HP HP 计算机作为操作站和监计算机作为操作站和监控站，组态软件采用控站，组态软件采用Siemens Wincc6.0Siemens Wincc6.0，通过工业以太网与，通过工业以太网与S7-400 S7-400 交换数据，系统框图见上图。在交换数据，系统框图见上图。在Wincc6.0Wincc6.0基础编制的整个监控系统基础编制的整个监控系统界面友好，实现动态显示系统流程，工艺参数配方设定、过程控制界面友好，实现动态显示系统流程，工艺参数配方设定、过程控制回路实时监控、历史趋势曲线查询

51、以及查询打印各种报表、报警历回路实时监控、历史趋势曲线查询以及查询打印各种报表、报警历史记录等数据管理功能。史记录等数据管理功能。五、过程控制计算机五、过程控制计算机 过程控制计算机负责轧线及各加热炉的过程监控，区域内的加过程控制计算机负责轧线及各加热炉的过程监控，区域内的加热计划、物料跟踪、优化控制，主要是为了确保产品质量和产量。热计划、物料跟踪、优化控制，主要是为了确保产品质量和产量。过程控制计算机提供室式固溶炉的进料的参数（长度、宽度、坯过程控制计算机提供室式固溶炉的进料的参数（长度、宽度、坯号）、热处理工艺、进号）、热处理工艺、进/ /取料的指令、室式固溶炉的取料后物料的取料的指令、室

52、式固溶炉的取料后物料的跟踪、人机对话等功能。跟踪、人机对话等功能。小冷床区域第一章 概述 小冷床区域小冷床区域L1L1和电气传动系统的控制范围包括和电气传动系统的控制范围包括No.1No.1冷床上料辊道、冷床上料辊道、NO.1NO.1冷床、空冷室接近辊道、冷床、空冷室接近辊道、No.2No.2冷床冷床上料辊道、上料辊道、NO.2NO.2冷床、室式固溶热处理炉输出辊道、冷床、室式固溶热处理炉输出辊道、No.3No.3冷床接近辊道、冷床接近辊道、No.3No.3冷床输入辊道、冷床输入辊道、NO.3NO.3冷床、冷冷床、冷矫输入输出辊道、等离子试样切割机辊道、矫输入输出辊道、等离子试样切割机辊道、No.4No.