熱連軋機(jī)組電氣自動(dòng)化控制技術(shù)方案設(shè)計(jì)

1、1.2.9、120組輾道：1.2KW，120個(gè)異步電機(jī) 熱連軋機(jī)組電氣自動(dòng)化控制技術(shù)方案設(shè)計(jì) 針對(duì)700mn熱連軋機(jī)組生產(chǎn)工藝要求，對(duì)其電氣自動(dòng)化控制進(jìn)行方案設(shè)計(jì)；選用西門(mén)子6RA70系列全數(shù)字調(diào) 速裝置，西門(mén)子S7-400PLC進(jìn)行系統(tǒng)控制，組成二級(jí)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(gè)異步電機(jī) 1.2.5、5道可逆軋機(jī)750 （二銀）： 立轆，低速直流電機(jī)450KW （ 060-120） 平腿，低速直流電機(jī)5000KW （060120）或2個(gè)2500KW 1.2.6、56組轆道：3.2KW 56個(gè)異步電機(jī) 1.2.7、滾動(dòng)飛剪：低速直流電機(jī)480KW 1.2.8、 不可逆軋機(jī)：立魏，高速直流電機(jī)250KW （ 06001200） 平輾（12輾徑:二輾650） ： 2200KW （2個(gè)） （34車(chē)?yán)剑核能?chē)?yán)?50, 320） : 2200KW （ 2個(gè)） （58 銀徑：四轆 650，320）

3、 ： 2000KW （4 個(gè)） 活套電機(jī)：22KW直流電機(jī)，7個(gè) 1.2.10、收卷：低速直流電機(jī)：160KW，2個(gè)；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(tái)；兩級(jí)網(wǎng)絡(luò) 2. 總則 2.1前言 根據(jù)用戶對(duì)700mn帶鋼熱軋連軋機(jī)組基本的工藝控制要求，編寫(xiě)本初步電氣自動(dòng)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(jìn)、成熟、安全、可靠并經(jīng)濟(jì)節(jié)能的控制技術(shù)，系統(tǒng)自動(dòng)化程度達(dá)到二十一世紀(jì)初先 進(jìn)水平”為目標(biāo)，編寫(xiě)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(gè)系統(tǒng)的先進(jìn)性，使該項(xiàng)目建 成后具有二十一世紀(jì)初國(guó)際

4、先進(jìn)水平，又充分考慮到系統(tǒng)配置的實(shí)用性及可升級(jí)性，盡量節(jié)省項(xiàng)目投資，使整個(gè)系 統(tǒng)具有優(yōu)良的性能價(jià)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(jī) 0 -40oC 控制系統(tǒng)0 40oC 操作系統(tǒng)o 40oC 電壓波動(dòng)：士 1 0%額定值 頻率波動(dòng)：3%額定值 3. 700mm熱軋連軋機(jī)組生產(chǎn)工藝及控制過(guò)程 3.1、板坯從加熱爐前由傳送銀道和平板推鋼機(jī)送入加熱爐，加熱完成的板坯由出口處推鋼機(jī)或步進(jìn)梁出鋼機(jī)放入 除鱗前轆道。板坯經(jīng)除鱗和溫度檢測(cè)后進(jìn)入粗軋機(jī)。5道次可逆軋機(jī)控制考慮上下腿兩臺(tái)電機(jī)（2檢

5、500KW）單 獨(dú)傳動(dòng)，咬鋼和拋鋼以及軋制的過(guò)程控制，在這里就不詳細(xì)描述了，主要對(duì)精軋控制部分加以詳細(xì)闡述。 3.2、精軋機(jī)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(jī)架、電動(dòng)活套7臺(tái)（套高控制）和1架立腿。8架精軋機(jī)各自分別由一臺(tái) 直流電動(dòng)機(jī)（2200KW/2000KW兩種容量的電機(jī)）進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。根據(jù)軋制品種的需要，每臺(tái)軋機(jī)可選為軋制/空過(guò)。 在實(shí)際軋制過(guò)程中，軋機(jī)按照規(guī)定的速度匹配尖系，軋制不同規(guī)格的帶鋼。7臺(tái)活套各自分別由一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī) （22KW,輕慣量力矩電機(jī)）進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。在帶鋼軋制過(guò)程中，對(duì)活套進(jìn)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(duì)壓下系統(tǒng)裝

6、置以液壓控制加以描述，8架軋機(jī)每架2套液壓缸并由內(nèi) 安裝的位移傳感器進(jìn)行壓下量控制（AGC）。 3.3、精軋機(jī)組所控設(shè)備位置檢測(cè)元件 脈沖發(fā)生器：用于軋件跟蹤，位置檢測(cè)，速度反饋；8架精軋機(jī)分別各自裝備一只。軋機(jī)壓頭(LOAD CEL) L， 用于檢測(cè)軋機(jī)軋制力，8架精軋機(jī)各自分別裝備兩只。由電控裝置送給PLC信號(hào)并進(jìn)行控制。壓下裝置位移 傳感器，8架精軋機(jī)每架2套。 3.4、主速度級(jí)聯(lián)系統(tǒng)(精軋機(jī)架的速度主令控制) 3.4.1 、秒流量方程為了保證軋制過(guò)程的正常進(jìn)行，必須使得在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)各機(jī)架的金屬流量相等，即各機(jī)架 上軋件的橫截面積與金屬流動(dòng)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(jī)架出口處帶鋼的寬度 hi第i機(jī)架出口處帶鋼的厚度 vi第i機(jī)架出口處帶鋼的速度 i二1,2, 3,n在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于帶鋼的寬度與厚度之比值很大，可以認(rèn)為帶鋼在各機(jī)架上的寬度不變，因 此，秒流量公式可簡(jiǎn)化為： h1v1 = =h2v2 =hivi =常數(shù) 速度設(shè)定一般由過(guò)程計(jì)算機(jī)根據(jù)軋制工藝狀況，以及設(shè)備能力情況，按照負(fù)荷分配得到各機(jī)架出口厚度，并根據(jù)終 軋溫度確定末機(jī)架出口速度Vn后，用秒流量方程反推出各機(jī)架速度設(shè)定值。由于帶鋼在軋制過(guò)程中存 在前滑，帶鋼速度與軋車(chē)?yán)ニ俣戎庀等缦拢?Vi = Voi ( 1+fi ) 進(jìn)而，Voi 二

8、 hn* (1+fn) * Von / (hi* (1+fi) 式中fn 末機(jī)架的前滑值 fi 第i機(jī)架的前滑值 Voi 第i機(jī)架的軋魏線速度 Von末機(jī)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(shí)際軋制過(guò)程中，要保持各機(jī)架的“秒流量”相 等，會(huì)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(duì)機(jī)架間活套進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，各機(jī)架 的秒流量便不再相等。 3.4.2、軋機(jī)主速度設(shè)定 熱連軋精軋機(jī)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(jī)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(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，各機(jī)架間的速度級(jí)聯(lián)便是速度調(diào)節(jié)部分的一個(gè)重要功能。下圖為精軋機(jī)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(yùn)行時(shí) 2) 換規(guī)格時(shí)，從某一速度值修正到另一速度設(shè)定值 3）正常停車(chē) 4）緊急停車(chē) 5）快速停車(chē) 3.4.3、軋機(jī)主速度調(diào)節(jié) 速度調(diào)節(jié)包括手動(dòng)微調(diào)、活套高度閉環(huán)調(diào)節(jié)、AGC調(diào)節(jié)補(bǔ)償以及下游機(jī)架的級(jí)聯(lián)補(bǔ)償。如此，第i機(jī)架的速 度調(diào)節(jié)量可用下式來(lái)表達(dá)： Vi = ViR+A ViAGC + ViLC + Vis 式中4 ViR 人工速度精調(diào)量 ViAGC AGC速度補(bǔ)償量 ViLC 活套高度閉環(huán)調(diào)節(jié)量 Vis 下游機(jī)架來(lái)的級(jí)聯(lián)調(diào)節(jié)量 i表示第i機(jī)架i = 1

10、 s （ n 1），n為末機(jī)架。末機(jī)架的速度作為基準(zhǔn)值而不調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)時(shí)的級(jí)聯(lián)方向是下游 向上游機(jī)架進(jìn)行，即所謂逆調(diào)。穩(wěn)定的精軋出口速度對(duì)于軋機(jī)與卷取機(jī)的匹配和終軋溫度的控制均為有利。 在實(shí)際控制過(guò)程中，每個(gè)控制周期均按照軋線的逆流方向逐機(jī)架計(jì)算級(jí)聯(lián)量，以保證各機(jī)架級(jí)聯(lián)調(diào)節(jié)信號(hào)無(wú) 滯后地 進(jìn)入各機(jī)架速度輸出中，以保證軋制過(guò)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(jī)之間，用于帶鋼的張力 控制。每個(gè)活套器由1臺(tái)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 由于在軋制過(guò)程中，精軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)總是存在著咬鋼時(shí)的動(dòng)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(jī)

11、架之間良好的速度匹配尖系。活套機(jī)構(gòu)就是為了檢測(cè)到這些偏差，檢測(cè)到機(jī)架間的 活套量進(jìn)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(shí)的位置控制、軟接觸控制 3）活套落套時(shí)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(dòng)起/落套控制 6）軋制過(guò)程中相尖數(shù)據(jù)監(jiān)控 7）活套位置檢測(cè) 8）故障檢測(cè)并報(bào)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(shí)現(xiàn)）。根據(jù)軋件在精軋機(jī)組中 的軋制過(guò)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(jìn)行，活套控制分為三個(gè)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(kāi)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(jī)架之 間建立張力之前的階段。在整個(gè)連軋過(guò)程中，這段時(shí)間很短，約為1秒鐘左右。軋件在此階段有以下幾個(gè)特點(diǎn)：軋 件在咬入階段，軋機(jī)受到軋件沖擊載荷作用會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)速降；由于有動(dòng)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(jī)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(shí) 間約為整個(gè)連軋時(shí)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(dòng)。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(dòng)?；钐坠ぷ鬟^(guò)程中張力大小、張力波 動(dòng)，都會(huì)直接影響軋制狀態(tài)穩(wěn)定性、影響軋制力大小，進(jìn)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(lái)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(jī)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(jī)制 3.5.3.1、起套軟接觸及落套軟著陸控制活套起落套時(shí)傳動(dòng)系統(tǒng)采用電壓環(huán)控制，穩(wěn)