熱連軋機組電氣自動化控制技術(shù)方案設(shè)計

1、1.2.9、120組輾道：1.2KW，120個異步電機 熱連軋機組電氣自動化控制技術(shù)方案設(shè)計 針對700mn熱連軋機組生產(chǎn)工藝要求，對其電氣自動化控制進行方案設(shè)計；選用西門子6RA70系列全數(shù)字調(diào) 速裝置，西門子S7-400PLC進行系統(tǒng)控制，組成二級網(wǎng)絡(luò)控制；并闡述了精軋電氣控制速度主令控制方式，提出 了控制方案。 1 工藝設(shè)備要求 1.1. 生產(chǎn)線示意圖 Sih軟立用 1 2生產(chǎn)線功率要求及控制要求 3o x KK/tejH n( k . 1.2.1、 工藝要求：坯420660X 165180;出口成品：560700X 2.05.0 ;成品速度：10m/s 1.2.2、要求生產(chǎn)線上各工序都

2、有控制接口 1 23、除鱗：高壓水位旋轉(zhuǎn)水 1 24、26組轆道：3.2KW 26個異步電機 1.2.5、5道可逆軋機750 （二銀）： 立轆，低速直流電機450KW （ 060-120） 平腿，低速直流電機5000KW （060120）或2個2500KW 1.2.6、56組轆道：3.2KW 56個異步電機 1.2.7、滾動飛剪：低速直流電機480KW 1.2.8、 不可逆軋機：立魏，高速直流電機250KW （ 06001200） 平輾（12輾徑:二輾650） ： 2200KW （2個） （34車?yán)剑核能嚴(yán)?50, 320） : 2200KW （ 2個） （58 銀徑：四轆 650，320）

3、 ： 2000KW （4 個） 活套電機：22KW直流電機，7個 1.2.10、收卷：低速直流電機：160KW，2個；最大單卷5.2噸，芯子8001200 1.2.11 、液壓 AGC APC 1.2.12 、主控室與操作臺；兩級網(wǎng)絡(luò) 2. 總則 2.1前言 根據(jù)用戶對700mn帶鋼熱軋連軋機組基本的工藝控制要求，編寫本初步電氣自動化控制技術(shù)方案。 2.2技術(shù)方案原則 本電氣控制技術(shù)方案“采用先進、成熟、安全、可靠并經(jīng)濟節(jié)能的控制技術(shù)，系統(tǒng)自動化程度達到二十一世紀(jì)初先 進水平”為目標(biāo)，編寫本技術(shù)方案。在技術(shù)方案的制定及系統(tǒng)的配置中，既考慮到整個系統(tǒng)的先進性，使該項目建 成后具有二十一世紀(jì)初國際

4、先進水平，又充分考慮到系統(tǒng)配置的實用性及可升級性，盡量節(jié)省項目投資，使整個系 統(tǒng)具有優(yōu)良的性能價格比。 2.3電氣方案環(huán)境 環(huán)境：室內(nèi) 安裝高度：海拔w 1600M 濕度：5%-95%，非冷凝 存貯溫度：-40oC至+ 40oC 操作溫度： 電機 0 -40oC 控制系統(tǒng)0 40oC 操作系統(tǒng)o 40oC 電壓波動：士 1 0%額定值 頻率波動：3%額定值 3. 700mm熱軋連軋機組生產(chǎn)工藝及控制過程 3.1、板坯從加熱爐前由傳送銀道和平板推鋼機送入加熱爐，加熱完成的板坯由出口處推鋼機或步進梁出鋼機放入 除鱗前轆道。板坯經(jīng)除鱗和溫度檢測后進入粗軋機。5道次可逆軋機控制考慮上下腿兩臺電機（2檢

5、500KW）單 獨傳動，咬鋼和拋鋼以及軋制的過程控制，在這里就不詳細描述了，主要對精軋控制部分加以詳細闡述。 3.2、精軋機組所控設(shè)備描述 精軋區(qū)控制的主要設(shè)備有平轆8機架、電動活套7臺（套高控制）和1架立腿。8架精軋機各自分別由一臺 直流電動機（2200KW/2000KW兩種容量的電機）進行驅(qū)動。根據(jù)軋制品種的需要，每臺軋機可選為軋制/空過。 在實際軋制過程中，軋機按照規(guī)定的速度匹配尖系，軋制不同規(guī)格的帶鋼。7臺活套各自分別由一臺直流電動機 （22KW,輕慣量力矩電機）進行驅(qū)動。在帶鋼軋制過程中，對活套進行套量（活套高度）及小張力控制，以避免 堆、拉鋼現(xiàn)象。壓下裝置，本技術(shù)方案中對壓下系統(tǒng)裝

6、置以液壓控制加以描述，8架軋機每架2套液壓缸并由內(nèi) 安裝的位移傳感器進行壓下量控制（AGC）。 3.3、精軋機組所控設(shè)備位置檢測元件 脈沖發(fā)生器：用于軋件跟蹤，位置檢測，速度反饋；8架精軋機分別各自裝備一只。軋機壓頭(LOAD CEL) L， 用于檢測軋機軋制力，8架精軋機各自分別裝備兩只。由電控裝置送給PLC信號并進行控制。壓下裝置位移 傳感器，8架精軋機每架2套。 3.4、主速度級聯(lián)系統(tǒng)(精軋機架的速度主令控制) 3.4.1 、秒流量方程為了保證軋制過程的正常進行，必須使得在單位時間內(nèi)通過各機架的金屬流量相等，即各機架 上軋件的橫截面積與金屬流動速度的乘積相等，即為： Blhlvl = B

7、2h2v2 二二Bihivi 二常數(shù) 式中Bi第i機架出口處帶鋼的寬度 hi第i機架出口處帶鋼的厚度 vi第i機架出口處帶鋼的速度 i二1,2, 3,n在實際生產(chǎn)過程中，由于帶鋼的寬度與厚度之比值很大，可以認為帶鋼在各機架上的寬度不變，因 此，秒流量公式可簡化為： h1v1 = =h2v2 =hivi =常數(shù) 速度設(shè)定一般由過程計算機根據(jù)軋制工藝狀況，以及設(shè)備能力情況，按照負荷分配得到各機架出口厚度，并根據(jù)終 軋溫度確定末機架出口速度Vn后，用秒流量方程反推出各機架速度設(shè)定值。由于帶鋼在軋制過程中存 在前滑，帶鋼速度與軋車?yán)ニ俣戎庀等缦拢?Vi = Voi ( 1+fi ) 進而，Voi 二

8、 hn* (1+fn) * Von / (hi* (1+fi) 式中fn 末機架的前滑值 fi 第i機架的前滑值 Voi 第i機架的軋魏線速度 Von末機架的軋轆線速度秒流量方程僅僅適用于穩(wěn)定軋制狀態(tài)。在實際軋制過程中，要保持各機架的“秒流量”相 等，會受到很多工藝因素制約，況且各工藝參數(shù)之間還存在比較復(fù)雜的矣系。當(dāng)對機架間活套進行調(diào)節(jié)時，各機架 的秒流量便不再相等。 3.4.2、軋機主速度設(shè)定 熱連軋精軋機組主速度系統(tǒng)由速度整定及速度調(diào)節(jié)兩部分構(gòu)成。速度整定用于穿帶前將各機架速度調(diào)整到設(shè)定值， 而速度調(diào)節(jié)則是穿帶后的動態(tài)調(diào)節(jié)，各機架間的速度級聯(lián)便是速度調(diào)節(jié)部分的一個重要功能。下圖為精軋機組主

9、速 度系統(tǒng)的功能框圖。 主速度的整定及調(diào)節(jié)由速度主令控制程序完成。主速度整定在下列不同情況下采用不同的斜率： 1) 正常從停止?fàn)顟B(tài)到某一速度運行時 2) 換規(guī)格時，從某一速度值修正到另一速度設(shè)定值 3）正常停車 4）緊急停車 5）快速停車 3.4.3、軋機主速度調(diào)節(jié) 速度調(diào)節(jié)包括手動微調(diào)、活套高度閉環(huán)調(diào)節(jié)、AGC調(diào)節(jié)補償以及下游機架的級聯(lián)補償。如此，第i機架的速 度調(diào)節(jié)量可用下式來表達： Vi = ViR+A ViAGC + ViLC + Vis 式中4 ViR 人工速度精調(diào)量 ViAGC AGC速度補償量 ViLC 活套高度閉環(huán)調(diào)節(jié)量 Vis 下游機架來的級聯(lián)調(diào)節(jié)量 i表示第i機架i = 1

10、 s （ n 1），n為末機架。末機架的速度作為基準(zhǔn)值而不調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)時的級聯(lián)方向是下游 向上游機架進行，即所謂逆調(diào)。穩(wěn)定的精軋出口速度對于軋機與卷取機的匹配和終軋溫度的控制均為有利。 在實際控制過程中，每個控制周期均按照軋線的逆流方向逐機架計算級聯(lián)量，以保證各機架級聯(lián)調(diào)節(jié)信號無 滯后地 進入各機架速度輸出中，以保證軋制過程的穩(wěn)定性。 3.5、活套控制3.5.1 活套功能描述該熱連軋系統(tǒng)共有7套活套器，分別位于8架精軋機之間，用于帶鋼的張力 控制。每個活套器由1臺直流電機驅(qū)動。 由于在軋制過程中，精軋機主傳動系統(tǒng)總是存在著咬鋼時的動態(tài)速降，在穩(wěn)定軋制階段又總是存在著各種干擾，不 可能始終保持各機

11、架之間良好的速度匹配尖系?；钐讬C構(gòu)就是為了檢測到這些偏差，檢測到機架間的 活套量進而吸 收這些活套量，使得生產(chǎn)正常、穩(wěn)定。 3.5.2、活套控制基本功能 1）活套的連鎖和順序控制 2）活套起套時的位置控制、軟接觸控制 3）活套落套時的小套控制、軟著陸控制 4）帶鋼微張、恒張的張力控制 5）活套手動起/落套控制 6）軋制過程中相尖數(shù)據(jù)監(jiān)控 7）活套位置檢測 8）故障檢測并報警 活套控制主要包括活套起/落套控制、活套張力控制和活套高度調(diào)節(jié)（在PLC2中實現(xiàn)）。根據(jù)軋件在精軋機組中 的軋制過程一般是按咬鋼、形成連軋、建立連軋張力、穩(wěn)定連軋、拋鋼的順序進行，活套控制分為三個基本階段： 起套至帶鋼張力形

12、成、活套小張力連軋（高度閉環(huán)控制）、落套階段。 3.5.2.1 起套并開始形成張力起套至帶鋼張力形成階段主要是指帶鋼頭部被軋魏咬入幵始，一直到帶鋼在機架之 間建立張力之前的階段。在整個連軋過程中，這段時間很短，約為1秒鐘左右。軋件在此階段有以下幾個特點：軋 件在咬入階段，軋機受到軋件沖擊載荷作用會產(chǎn)生動態(tài)速降；由于有動態(tài)速降導(dǎo)致產(chǎn)生一定的活套量；活套起套控 制要求具有快速性和軟接觸帶鋼特性。 3.5.2.2 、小張力連軋階段 它是指帶鋼被軋轆完全咬入之后，并在機架之間已建立起小張力，而已處于穩(wěn)定連續(xù)軋制的階段。該階段所占的時 間約為整個連軋時間的95%以上。此階段活套腿的擺角，衽活套高度調(diào)節(jié)器的作用下，使其在所規(guī)定的工作角 度范圍內(nèi)波動。作用于帶鋼上的張力圍繞給定的張力值，也作相應(yīng)的微量波動?；钐坠ぷ鬟^程中張力大小、張力波 動，都會直接影響軋制狀態(tài)穩(wěn)定性、影響軋制力大小，進而影響帶鋼厚度。 3.523、落套階段 落套階段是指活套從接收到來自于跟蹤的落套命令到活套下落到零位這一階段。在這一階段，為了避免帶鋼發(fā)生甩 尾和減輕活套下落造成的機械沖擊，該系統(tǒng)采用軟著陸控制策略。 3.5.3、活套的工作機制 3.5.3.1、起套軟接觸及落套軟著陸控制活套起落套時傳動系統(tǒng)采用電壓環(huán)控制，穩(wěn)