上8_鞍鋼股份冷軋廠1500平整機(jī)技術(shù)改造課件

1、鞍鋼股份冷軋廠鞍鋼股份冷軋廠15001500平整機(jī)技術(shù)改造平整機(jī)技術(shù)改造 報(bào)告人報(bào)告人: :董廣董廣20082008年年6 6月月系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述裝機(jī)水平及主要技術(shù)參數(shù)裝機(jī)水平及主要技術(shù)參數(shù)二級(jí)機(jī)及二級(jí)機(jī)及HMIHMI系統(tǒng)系統(tǒng) 順序控制及物料跟蹤系統(tǒng)順序控制及物料跟蹤系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)及主令斜坡功能傳動(dòng)系統(tǒng)及主令斜坡功能機(jī)架工藝控制系統(tǒng)機(jī)架工藝控制系統(tǒng)結(jié)束語(yǔ) 項(xiàng)目背景項(xiàng)目背景：鞍鋼股份冷軋廠1#線1#平整機(jī)組始建于1958年，為國(guó)內(nèi)第一套冷軋平整機(jī)組。該機(jī)組全套引進(jìn)原蘇聯(lián)設(shè)備。主傳動(dòng)采用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)控制系統(tǒng)采用發(fā)電電動(dòng)機(jī)組。壓下系統(tǒng)采用電動(dòng)壓下。順序控制全部采用繼電器方式。經(jīng)過近半個(gè)世紀(jì)的連

2、續(xù)運(yùn)行，該機(jī)組不論從能耗，控制精度及生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量上都無(wú)法滿足企業(yè)發(fā)展的需要。因此，股份公司決定對(duì)1#平整機(jī)組實(shí)行全面升級(jí)改造。 系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述：改造后的機(jī)組采用了大量國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的先進(jìn)技術(shù)，主要包括三級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；全交流變頻調(diào)速系統(tǒng)；傳動(dòng)工藝板采用T400；順序及主令控制采用SIEMENS公司S7 416-3型PLC系統(tǒng)；工藝及速度主令控制采用FM458模塊；利用出入口激光測(cè)速儀保證帶鋼速度檢測(cè)的精度，進(jìn)而利用張力控制和液壓輥縫控制來保證高精度的延伸率控制。改造后1500平整機(jī)組鳥瞰圖系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述裝機(jī)水平及主要技術(shù)參數(shù)裝機(jī)水平及主要技術(shù)參數(shù)二級(jí)機(jī)及二級(jí)機(jī)及HMIHMI系統(tǒng)系統(tǒng) 順序控制

3、及物料跟蹤系統(tǒng)順序控制及物料跟蹤系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)及主令斜坡功能傳動(dòng)系統(tǒng)及主令斜坡功能機(jī)架工藝控制系統(tǒng)機(jī)架工藝控制系統(tǒng)結(jié)束語(yǔ)裝機(jī)水平及特點(diǎn)：裝機(jī)水平及特點(diǎn)：機(jī)組采用交流變頻調(diào)速及主令自動(dòng)化控制系統(tǒng)；液壓壓下輥縫、壓力、延伸率自動(dòng)控制及工作輥正、負(fù)彎輥系統(tǒng)控制；上卷、卸卷自動(dòng)控制；開卷CPC自動(dòng)對(duì)中；機(jī)組按軋制規(guī)程速度自動(dòng)控制；機(jī)組自動(dòng)控制系統(tǒng)具有與上級(jí)網(wǎng)（三級(jí)網(wǎng)）通訊功能；機(jī)組分切自動(dòng)降速準(zhǔn)?？刂?；支承輥軸承、工作輥軸承為油氣潤(rùn)滑，平整機(jī)組具有濕平整工藝；工作輥快速換輥（在線換輥）；工作輥軸頭準(zhǔn)確定位； 機(jī)組自動(dòng)加、減速與停車；HMI人機(jī)接口功能；下工作輥電機(jī)單獨(dú)傳動(dòng)； 軋輥?zhàn)詣?dòng)清掃；鋼卷自動(dòng)稱重；

4、自動(dòng)穿帶。機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)機(jī)組主要技術(shù)參數(shù): 最大軋制壓力 最大軋制力矩最大軋制速度開卷張力卷取張力工作輥正/負(fù)彎輥力（單輥單側(cè)）一般液壓傳動(dòng)系統(tǒng)壓力壓下平衡彎輥系統(tǒng)壓力12000 kN20 kNm1350 m/min6100 kN 8150 kN450/350 kN14 MPa25 MPa系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述裝機(jī)水平及主要技術(shù)參數(shù)裝機(jī)水平及主要技術(shù)參數(shù)二級(jí)機(jī)及二級(jí)機(jī)及HMIHMI系統(tǒng)系統(tǒng) 順序控制及物料跟蹤系統(tǒng)順序控制及物料跟蹤系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)及主令斜坡功能傳動(dòng)系統(tǒng)及主令斜坡功能機(jī)架工藝控制系統(tǒng)機(jī)架工藝控制系統(tǒng)結(jié)束語(yǔ) 人機(jī)接口系統(tǒng)（HMI）作為基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)重要組成部分，用于控制系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)的設(shè)定

5、、顯示、故障報(bào)警，以及相應(yīng)的工藝操作和設(shè)備的在線調(diào)試及維護(hù)等，發(fā)揮越來越重要的作用。二級(jí)服務(wù)器負(fù)責(zé)接受三級(jí)下發(fā)的生產(chǎn)計(jì)劃然后再下發(fā)給一級(jí)PLC，自動(dòng)生成并下發(fā)機(jī)組運(yùn)行所需要的各種參數(shù)值，實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，在生成結(jié)束時(shí)自動(dòng)生成成品數(shù)據(jù)，還能夠自動(dòng)記錄機(jī)組停機(jī)時(shí)間、停機(jī)原因，記錄機(jī)組拒絕卷信息、換輥信息并把這些數(shù)據(jù)發(fā)送到三級(jí)計(jì)算機(jī)。 硬件配置硬件配置 冷軋1#線1#平整機(jī)組的工藝布置設(shè)有一個(gè)主電室和一個(gè)操作室。根據(jù)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)要求，在PLC主電室設(shè)置了3COM 24口中心交換機(jī)一臺(tái)，二級(jí)服務(wù)器一臺(tái)，WinCC服務(wù)器一臺(tái)，工程師站兩臺(tái)，PLC編程器一臺(tái)，PDA電腦一臺(tái)，HP 1020網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)

6、（帶1塊10/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)卡）一臺(tái)。在操作室設(shè)有兩臺(tái)WinCC操作站，一臺(tái)二級(jí)操作站以及一臺(tái)3COM 24口中心交換機(jī)。HMI監(jiān)控系統(tǒng)的中心交換機(jī)是SPM機(jī)組基礎(chǔ)自動(dòng)化（L1）數(shù)據(jù)交換的核心。操作室兩臺(tái)WinCC操作站，用于監(jiān)視和控制整個(gè)機(jī)組運(yùn)行狀況及設(shè)備運(yùn)行狀況。操作室一臺(tái)二級(jí)操作站，用于下發(fā)生產(chǎn)計(jì)劃，查詢輥信息、成品數(shù)據(jù)，停機(jī)時(shí)間等機(jī)組信息。1500平整機(jī)通訊系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖 SPM機(jī)組的基礎(chǔ)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)按568B的標(biāo)準(zhǔn)，將2個(gè)S7-400 PLC控制器和1個(gè)S7-300F急停PLC控制器連到3COM中心交換機(jī)的PLC網(wǎng)段。工程師站、便攜編程器和HP網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)也都按568B的標(biāo)準(zhǔn)連到操

7、作臺(tái)上PC機(jī)網(wǎng)段的邊緣交換機(jī)上。PLC控制器與WinCC Server之間采用SIMATIC工業(yè)以太網(wǎng)ISO協(xié)議通訊，WinCC Server與WinCC Client之間采用TCP/IP協(xié)議通訊。 軟件配置軟件配置 HMI監(jiān)控系統(tǒng)采用WinCC V6.0版本編程。HMI服務(wù)器和操作站都是采用中文Windows 2000操作系統(tǒng)，具有開放的編程環(huán)境。WinCC V6.0中SQL 2000 數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行于服務(wù)器上，存儲(chǔ)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，可以通過多臺(tái)HMI Client實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交換。作為Client/Server結(jié)構(gòu)，HMI上監(jiān)控的數(shù)據(jù)全部通過服務(wù)器提交查詢、修改等指令，通過光纖以太網(wǎng)再傳送

8、至PLC，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的在線監(jiān)控與操作。 二級(jí)服務(wù)器采用Windows2003操作系統(tǒng)，具有開放的編程環(huán)境。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)安裝的是ORACLE9i，編程環(huán)境為VB6.0，二級(jí)主程序通過VB中的Winsock控件與PLC通訊，通過TCP/IP與三級(jí)計(jì)算機(jī)通訊。HMI軋機(jī)狀態(tài)預(yù)覽圖系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述裝機(jī)水平及主要技術(shù)參數(shù)裝機(jī)水平及主要技術(shù)參數(shù)二級(jí)機(jī)及二級(jí)機(jī)及HMIHMI系統(tǒng)系統(tǒng) 順序控制及物料跟蹤系統(tǒng)順序控制及物料跟蹤系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)及主令斜坡功能傳動(dòng)系統(tǒng)及主令斜坡功能機(jī)架工藝控制系統(tǒng)機(jī)架工藝控制系統(tǒng)結(jié)束語(yǔ) 順序控制及物料跟蹤系統(tǒng)由順序控制PLC柜中CPU1來實(shí)現(xiàn)。該CPU采用S7 416-3型CPU。通

9、過內(nèi)部全局變量同CPU2（三站控制）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。利用以太網(wǎng)同工藝控制PLC中DAMA（數(shù)據(jù)管理）CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。1500平整機(jī)入口設(shè)備入口步進(jìn)梁自動(dòng)運(yùn)行鋼卷寬度、直徑自動(dòng)測(cè)量上料小車自動(dòng)上料帶頭預(yù)處理裝置開卷機(jī)壓輥、開卷機(jī)漲縮徑入口1#、2#穿帶導(dǎo)板導(dǎo)向輥壓輥入口防跳輥、防皺輥工作輥及支持輥鎖緊裝置接軸鎖緊裝置上下斜楔調(diào)整裝置及上下斜楔鎖緊裝置支持輥平衡裝置工作輥軌道升降裝置出口防跳輥、防纏導(dǎo)板出口吹風(fēng)系統(tǒng)出口分切剪出口導(dǎo)板 1500平整機(jī)機(jī)架設(shè)備1500平整機(jī)出口設(shè)備出口導(dǎo)向輥壓輥卷取機(jī)穿帶板卷取機(jī)壓輥卷取機(jī)漲縮徑卷取機(jī)助卷器裝置出口卸料小車自動(dòng)卸料出口步進(jìn)梁自動(dòng)運(yùn)行出口鋼卷自動(dòng)稱重快

10、速在線換輥裝置 上述這些設(shè)備均包含手動(dòng)和自動(dòng)操作模式。其中出、入口步進(jìn)梁、上料小車，卸料小車，快速換輥裝置等設(shè)備由順序控制PLC進(jìn)行手動(dòng)和自動(dòng)控制，其它相關(guān)設(shè)備參與這些自動(dòng)控制。而其它機(jī)組上的設(shè)備如穿帶板和各種壓輥等裝置由順序控制PLC進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換控制，自動(dòng)時(shí)動(dòng)作命令由主令PLC發(fā)出，手動(dòng)命令由順序控制PLC處理。 物料跟蹤系統(tǒng)是保證生產(chǎn)順利進(jìn)行的基礎(chǔ)。它包括入口及出口兩部分跟蹤控制。 首先，當(dāng)一卷原料被吊車吊運(yùn)到入口步進(jìn)梁上后，由操作人員對(duì)該鋼卷進(jìn)行確認(rèn)。通過HMI畫面向二級(jí)機(jī)申請(qǐng)?jiān)摼碓蠑?shù)據(jù)。二級(jí)機(jī)查詢數(shù)據(jù)庫(kù)，如果該鋼卷數(shù)據(jù)存在，則將該卷原料數(shù)據(jù)下發(fā)到PLC中專門的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。如果沒有該卷

11、原料數(shù)據(jù)，則在HMI畫面顯示提示信息，此原料不能生產(chǎn)。當(dāng)原料卷被入口步進(jìn)梁運(yùn)至5#位時(shí)，自動(dòng)對(duì)該卷進(jìn)行直徑測(cè)量，將測(cè)量值同原料的原始值進(jìn)行比較，如果誤差小于30mm，則用測(cè)量值覆蓋原始值，作為該卷的實(shí)際卷徑。如果誤差大于50mm，將產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，切斷自動(dòng)程序，由操作人員確認(rèn)后，重新啟動(dòng)自動(dòng)程序。 入口鋼卷跟蹤HMI畫面 當(dāng)鋼卷被運(yùn)到6#位置時(shí)，上料小車開始接卷，進(jìn)行自動(dòng)上料。當(dāng)小車托起鋼卷后，鋼卷的數(shù)據(jù)被跟蹤到小車上。小車到達(dá)升降位置以后，按照鋼卷的直徑，將鋼卷的內(nèi)徑同開卷機(jī)的卷筒中心線重合，然后小車?yán)^續(xù)向開卷機(jī)方向移動(dòng)，將鋼卷套在開卷機(jī)的卷筒之上。此時(shí)鋼卷的數(shù)據(jù)還在上料小車上。當(dāng)開卷機(jī)漲徑，

12、小車下降后，鋼卷數(shù)據(jù)自動(dòng)跟蹤到開卷機(jī)上。同時(shí)生成申請(qǐng)信號(hào)，向二級(jí)機(jī)申請(qǐng)?jiān)摼淼钠秸に噮?shù)，包括開卷機(jī)張力，卷取機(jī)張力，延伸率設(shè)定值，軋制力，彎輥力，傾斜值，最高速度等參數(shù)?；A(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)將按照這些設(shè)定值進(jìn)行生產(chǎn)。 二級(jí)設(shè)定值HMI畫面系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述裝機(jī)水平及主要技術(shù)參數(shù)裝機(jī)水平及主要技術(shù)參數(shù)二級(jí)機(jī)及二級(jí)機(jī)及HMIHMI系統(tǒng)系統(tǒng) 順序控制及物料跟蹤系統(tǒng)順序控制及物料跟蹤系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)及主令斜坡功能傳動(dòng)系統(tǒng)及主令斜坡功能機(jī)架工藝控制系統(tǒng)機(jī)架工藝控制系統(tǒng)結(jié)束語(yǔ) 電氣傳動(dòng)是平整機(jī)的主要驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，SPM1500采用西門子成熟的驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品6SE70系列變頻裝置，并在變頻裝置中增加了工藝板T400，工藝板

13、T400在傳動(dòng)中完成與傳動(dòng)相關(guān)的自動(dòng)化功能，如摩擦和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的記錄，卷徑計(jì)算和開環(huán)張力控制等。1500平整機(jī)主傳動(dòng)配置圖 MRG功能分類： 電氣傳動(dòng)的速度模式包括穿帶，運(yùn)行，保持，拋尾，停車和快停模式，MCOR也接收來自E-stop的反饋信號(hào)來協(xié)調(diào)傳動(dòng)和速度模式的信號(hào)。在速度模式中，快停模式的優(yōu)先級(jí)是最高的，它可以中斷其他任何速度模式。操作人員的觸發(fā)、電氣傳動(dòng)的狀態(tài)以及其他自動(dòng)化功能都可以引起快停模式的激活，在快停模式時(shí)，主令斜坡將速度設(shè)定值設(shè)置為零，按照快停加速度停車，避免斷帶的發(fā)生。在速度為零時(shí)，切斷張力。其余速度模式的優(yōu)先級(jí)從大到小的順序是停車模式、穿帶、拋尾、保持、運(yùn)行。 定位功能主要

14、完成對(duì)帶頭和帶尾的位置控制，主要應(yīng)用于自動(dòng)穿帶，自動(dòng)拋尾和帶尾定位等功能，目的在于提高生產(chǎn)率和成材率，減輕操作人員的工作強(qiáng)度。 MRG計(jì)算線上所有傳動(dòng)的速度和加速度設(shè)定值。依據(jù)不同的速度模式如穿帶、運(yùn)行、保持、停止和快停，設(shè)定不同的速度設(shè)定值。所有的加速度通過圓角進(jìn)行處理。 MCOR（master ramp coordinator）完成MRG（master ramp generator）的協(xié)調(diào)功能，它負(fù)責(zé)基本傳動(dòng)和主令斜坡的內(nèi)部聯(lián)鎖和順序控制以及定位功能和帶鋼自動(dòng)減速停車等功能，主要包括線速度模式，點(diǎn)動(dòng)功能和張力功能等 系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述裝機(jī)水平及主要技術(shù)參數(shù)裝機(jī)水平及主要技術(shù)參數(shù)二級(jí)機(jī)及二級(jí)機(jī)

15、及HMIHMI系統(tǒng)系統(tǒng) 順序控制及物料跟蹤系統(tǒng)順序控制及物料跟蹤系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)及主令斜坡功能傳動(dòng)系統(tǒng)及主令斜坡功能機(jī)架工藝控制系統(tǒng)機(jī)架工藝控制系統(tǒng)結(jié)束語(yǔ) SC（stand coordinate）機(jī)架控制，1500平整機(jī)組包括HGC、BEND、AEC三個(gè)部分。硬件功能主要通過FM458中實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，還有一部分在S7中進(jìn)行邏輯判斷。HGC原理圖 HGC（hydraulic gap control）的核心部分是軋制力控制模式和位置控制模式，在位置控制模式中通過安裝在液壓缸底部的位置傳感器（線型碼盤）來檢測(cè)液壓缸的移動(dòng)范圍，進(jìn)行閉環(huán)控制，而在軋制力模式中是通過安裝在主壓下缸上的壓力傳感器來進(jìn)行軋制力的

16、測(cè)量和計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)軋制力的閉環(huán)的。輥縫控制圖 彎輥控制（BEND）：1500平整機(jī)組使用的是無(wú)死區(qū)的彎輥控制，彎輥力的計(jì)算是內(nèi)側(cè)彎輥值加上外側(cè)彎輥值的和值。彎輥力的檢測(cè)手段使用的是壓力傳感器檢測(cè)。彎輥控制主要起到調(diào)節(jié)板型的作用，當(dāng)正彎時(shí)彎輥缸伸出，抵消工作輥兩邊的軋制力，使鋼板中間厚度變薄，兩邊的厚度增加。當(dāng)負(fù)彎時(shí)彎輥缸縮回，增加兩邊工作輥兩邊的軋制力，使鋼板兩邊變薄，中間的厚度增加。通過此方式來改善平后板型。 延伸率控制（AEC）：AEC（Automatic Elongation Control）延伸率控制，是平整機(jī)組的一項(xiàng)重要控制指標(biāo)。延伸率控制在平整機(jī)組包括軋制力控制和軋制力、張力共同

17、控制兩種模式，軋制力控制就是以軋制力為延伸率調(diào)節(jié)手段，實(shí)現(xiàn)延伸率閉環(huán)。軋制力、張力共同控制的方式就是以軋制力和張力兩個(gè)閉環(huán)控制同時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)延伸率的閉環(huán)。延伸率的計(jì)算方式如下：%100*vvv001系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述裝機(jī)水平及主要技術(shù)參數(shù)裝機(jī)水平及主要技術(shù)參數(shù)二級(jí)機(jī)及二級(jí)機(jī)及HMIHMI系統(tǒng)系統(tǒng) 順序控制及物料跟蹤系統(tǒng)順序控制及物料跟蹤系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)及主令斜坡功能傳動(dòng)系統(tǒng)及主令斜坡功能機(jī)架工藝控制系統(tǒng)機(jī)架工藝控制系統(tǒng)結(jié)束語(yǔ) 1500平整機(jī)組改造投產(chǎn)以來運(yùn)行情況比較穩(wěn)定，僅用兩個(gè)月試生產(chǎn)即實(shí)現(xiàn)達(dá)產(chǎn)目標(biāo)。軋制力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，軋制力波動(dòng)控制在5%以內(nèi)，張力波動(dòng)控制在2%以內(nèi)，延伸率控制在5%以內(nèi)，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，滿足生產(chǎn)需要，極大改善了鞍鋼股份