冷轧热镀锌机组自动控制系统.doc

冷轧热镀锌机组自动控制系统企业: 《自动化博览》日期: 2011-06-28 领域: 运动控制点击数: 429 随着国民经济的稳步发展,各级用户对热镀锌产品提出了更高的质量要求,为了满足这一要求,热镀锌机组的自动控制系统必须具备如下特点:全数字化, 高速度、高精度、高响应;可靠性高,免维护性强;三电一体化,效率高,投资省;兼容性强,开放性好,便于开发和发展。某公司热镀锌机组于 顺利实现热负荷试车一次成功,目前正处于生产爬坡阶段,其自动控制系统采用了西门子自动化产品,本文就其系统配置和特点、速度以及张力控制作一阐述。众所周知,自动控制系统一般采用分级式层次结构,包括 L2过程控制级、 L1 基础自动化级以及 L0现场执行级,另机组中的退火炉采用独立的 DCS (含数学模型)进行控制,限于篇幅,本文对 L2及退火炉控制系统不作描述。 1 工艺简介本机组采用美钢联工艺,在退火炉前设置清洗段,采用电解脱脂,可将带钢表面油污完全去除;采用全辐射管还原炉加热带钢,因而镀锌层的表面质量较好。机组设置 3个立式活套,用于动态储存带钢,缓冲和调节各段之间的生产节奏, 确保机组连续生产。机组主要由入口段、工艺段、平整段及出口段 4部分组成。入口段:步进梁→钢卷鞍座→钢卷小车→开卷机→矫直机→入口剪→焊机→月牙剪→1号张力辊→入口活套。工艺段: 2号张力辊→清洗段→3号张力辊→跳动辊→退火炉(由预热段、加热段、均热段、缓冷段、快冷段、热张辊、炉鼻子等组成)→锌锅→气刀→镀后冷却塔→5号张力辊。平整段:中间活套→6号张力辊→四辊平整机→7号张力辊→拉矫机→8号张力辊→后处理→9号张力辊。出口段:出口活套→月牙剪→圆盘剪→10A 号张力辊→检查台→10B 号张力辊→涂油机→飞剪→卷取机→钢卷小车→钢卷鞍座→钢卷称重与打捆→步进梁。 2 系统配置 概述基础自动化系统采用 SIMATIC S7-400 可编程逻辑控制器( PLC ),包括机架、电源模块、中央处理单元( CPU )、信号模块、接口模块、功能模块、通讯模块等。软件开发平台为 STEP 7、CFC 、D7-SYS 、GRAPH 等,编程语言包括顺序功能流程图、结构文本、功能块图、指令表、梯形图。人机接口( HMI )采用 Server/Client 结构,由 1台服务器、若干台客户机以及相关网络设备组成。服务器管理着过程通讯、数据存贮以及与客户机的通讯; 客户机作为操作站,显示从服务器发出的数据,接受操作员的输入,并将它传送至服务器。人机接口软件采用 ,包括服务器版、运行版和开发版。系统网络采用三级架构, HMI 服务器与 PLC 之间通过工业以太网( TCP/IP , ISO/OSI )进行数据通讯,其最大通讯速率为 100Mbps ;HMI 服务器与客户机之间通过以太网( TCP/IP )进行数据通讯;现场总线采用当今最重要的标准 Profibus-DP ,其数据传输速率为 ~12Mbps ,传动装置配有 CBP2 通讯模块与PLC 进行通讯。传动控制系统采用现代矢量控制( VC)的代表 SIMOVERT MasterDrives 6SE7 0 变频装置,主要由公用整流器、直流母线以及逆变单元三部分组成。逆变单元采用 IGBT 功率元件;公用整流器采用带有预充电回路的晶闸管三相全控桥, 传动维护工具为 Drive ES。为了提高输出电流将两台具有相同额定电流的整流装置并联。制动方式采用能耗制动,用于机组紧急制动情况下系统处于发电状态时产生的能量消耗,以确保直流母线不过压。 配置特点 多CPU 系统的应用基于热镀锌机组的复杂性,选择较高级的 CPU416-2 作为 PLC 的中央处理器, 并且采用多 CPU 系统,每个 CPU 的功能分配如下表所示。 应用软件编制采用单元结构热镀锌机组的应用软件编制分为不同的单元,每个单元完成相应的功能,使软件可读性好,结构清晰,易于修改和维护。(1) 机组协调控制( Line Coordination Control ,LCO ) LCO 主要功能有:操作模式处理;机组启动和运行联锁条件的检查确认;操作指令及设定值的选择和下达;辅助传动控制命令的产生;穿带、甩尾、定位等自动顺序控制;传动的接通、关断控制及状态监视;成组及单独点动操作;带钢位置监视等。(2) 主令速度生成器( Master Ramp Generator ,MRG ) MRG 主要功能有:速度和加速度斜坡的产生;根据 LCO 的设定进行带钢尾部的自动减速以及带钢的自动定位;张力的斜坡处理及开卷机、卷取机、活套、张紧辊等的张力控制;静张力和运行张力的自动处理;带钢的断带检测;活套自动位置控制;传动控制及通讯处理等。从表 1中可以看出