宽带钢热连轧生产线自动控制系统综合设....docVIP

宽带钢热连轧生产线自动控制系统综合设计及应用 0 前言 1 热连轧生产线主要设备及工艺流程 2 热连轧自动控制系统设计 2.1热连轧自动控制的特点 2.2对自动控制系统的基本要求 2.3控制系统结构、配置和主要功能 3系统特点及系统应用 前言 宽带钢热连轧生产线是一套综合了机电液多系统的复杂大系统，其中自动控制系统在整条生产线中占有重要地位，结构合理、性能可靠的自动控制系统可以最大限度地发挥轧线的生产效能，并且是生产高质量产品的重要保证。由于热连轧生产线的复杂性决定了其控制系统的复杂性，所以国内先进的热连轧生产线的三电基本上由国外大公司提供，如早先引进的武钢1700mm热连轧和宝钢2050mm热连轧，以及新近引进的鞍钢1780mm热连轧和武钢2250mm热连轧。与此同时，为了打破国外公司的技术垄断，培养自主创新能力，创造拥有自主知识产权的热连轧自动控制系统，国内各高等院校和研究院所也一直致力于自主开发和研制，并取得了明显的效果。如鞍钢1700mm热连轧、济钢1700mm热连轧、莱钢1500mm热连轧等多条热轧线。其中莱钢1500mm热连轧是一套完全由国内自主开发的生产线，其自动控制系统是国内第一次采用与世界同步的Siemens TDC系统，由高效轧制国家工程研究中心集成和设计开发的，同样采用Siemens TDC系统的日照1580mm热连轧生产线将于2006年投产。 现代带钢热连轧自动控制系统一般由三级组成，其中L2过程控制级由两台或多台高性能网络服务器和几十台工业控制计算机构成；L1基础自动化级多台高性能通用控制器构成；L0设备传动级包括交直流主辅传动系统、现场机械液压设备、控制执行结构、各种检测仪表等组成。能提供全套系统的国际大公司主要是德国的西门子公司、美国的GE 公司和日本的三菱公司，现在，我们自己能够独立承担宽带钢热连轧自动控制系统工程，标志着我国的自动化系统开发集成技术水平基本达到了同类国际先进水平。 1 热连轧生产线主要设备及工艺流程 现代热连轧生产线主要由机械设备、电气设备和液压润滑设备组成。机械设备包括二至三座步进梁式加热炉、粗轧除鳞箱、粗轧立辊轧机、粗轧四辊可逆轧机、热卷箱、飞剪、精轧立辊轧机、精轧机组四辊轧机、层流冷却装置、全液压三助卷辊地下卧式卷取机卸卷设备、打捆机和运输设备。电气设备包括主传动系统、辅传动系统、高低压配电、计算机系统、自动控制系统等。液压润滑设备包括伺服液压站、辅助液压站、润滑站等。 热连轧基本工艺流程为：合格连铸坯由装钢机推入步进梁式加热炉内进行加热；加热好的坯料被托出经粗轧除鳞后送往E1、R1组成的可逆粗轧机组轧制3～5道次；轧出的合格中间坯被送往热卷箱卷成热卷，开卷后继续运行至精轧机组；精轧机组一般由一架立辊和六至七架平辊轧机组成，机架间设有活套装置，；并设有液压AGC自动厚度控制系统和工作辊弯辊装置，用于保证带钢全长范围内的厚度精度及板形要求；带钢头部从精轧末架出来经一小段辊道空冷进入带钢层流冷却装置将带钢冷却至所要求的卷取温度；带钢头部出冷却区后咬入具有助卷辊自动踏步控制功能卷取机在恒张力状态下卷取；带钢成卷后经卸卷小车卸卷并放置在打捆站上打捆；然后由步进运输机将钢卷取走称重、并完成标记后，采用专用吊具把钢卷吊运至成品库堆放、待发。工艺流程简图如图1所示。 图1 工艺流程简图 Fig.1 flow chart of strip rolling technics 2 热连轧自动控制系统设计 2.1热连轧自动控制的特点 （1）））））））））））） 图2 控制系统功能结构 Fig.2 function structure of control system （2）系统网络结构 自动控制系统网络结构由高速光纤以太网、普通10/100M以太网、高速全局数据内存网、Profibus_DP网组成。L2级服务器与L1级控制器、L2级系统内部、L1级TDC控制器与PLC控制器之间、人机界面HMI系统与L2级及与L1级控制器之间采用高速光纤以太网或普通10/100M以太网通信。 SIEMENS SIMATIC TDC系统之间可以通过GDM（Global Data Memory）以实现各控制器之间、控制器多CPU之间进行高速通信和数据共享，数据通信速度可以达到630Mbaud /1ms（300m）；GE VMIC系统之间可以采用高速内存映像网进行通信，数据通信速度可以达到170Mbaud /1ms。 基础自动化级系统与远程I/O和现场设备之间通过ProfiBus_DP网进行通讯。ProfiBus是一中用于具有有限数量站点的单元级和现场级子网，它是与制造商无关的开放式通讯系统，ProfiBus_DP（分散的外围设备）协议适用于分散的外围设备（如ET200M）的连接，具有快速的响应时间。 （3）