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脱脂机组电气自动化控制电气系统概述传动系统基础自动化系统过程自动化仪表电解脱脂生产线的电气设备集成主要包括电气传动设备（交流变频装置）、定速电机控制中心（MCC）、基础自动化设备（PLC、HMI、网络等）、过程自动化设备以及专有成套电气控制装置（焊机、电解脱脂整流电源等），以及配套开发生产线PLC、HMI的应用软件等工作内容。电解质生产线电气系统采用三电一体化（EIC）数字控制系统,能完成全线的物料跟踪、逻辑、顺序、位置、运行、速度、张力、工艺控制及全过程同步控制的协调等，并完成在线实时数据的采集、分析及故障诊断功能。电解脱脂生产线基础自动化和电气传动均采用当代先进、可靠的硬件设备及控制技术，具有高开放性、可集成性、高可靠性和可维护性。电解脱脂生产线电气系统特点网络化结构，电气、仪表、计算机三电一体化，系统简洁、效率高；数字化控制，大量基础信息参与控制和数据传送，自动化程度高；模块化硬件，可靠性高和易维护；控制系统开放性好，兼容性强，利于系统的升级开发和扩展；采用当今业界最新的控制原理和电气元器件，保证生产线的先进性。电气系统概述主要电气设备组成1.传动控制2.自动化系统3.软件功能4.网络结构5.人机接口传动控制生产线主传动采用交流电机传动，变速设备的传动均采用直-交矢量调速，控制调节系统全部采用全数字式控制系统。传动系统具有速度控制、张力控制、紧急停车控制、故障诊断和显示报警、与上位机网络通讯等功能。主传动系统采用SIEMENS公司的SINAMICSS120多轴驱动装置。S120集V/F、矢量控制、伺服控制于一体的电机控制驱动装置。应用S120矢量调速有以下特点：电机调速精度高、可以对转矩实行精确控制、系统的动态响应速度快、电动机的加速特性好等。自动化系统自动化系统分成三级：第一级为基础自动化级，第二级为过程控制级，第三级为生产管理级（预留接口）。生产线的基础自动化系统包括电气传动、自动化仪表系统、工艺顺序逻辑控制三大部分。它与生产过程控制计算机一起，形成完整统一、协调控制的自动化系统。过程控制级采用工控机，进行原始数据的输入、生产过程主要参数的设定和过程数据的传输，完成各机组运行的监控、人机对话、数据收集、数据通信、过程跟踪等功能，以及为操作人员提供操作指导和打印各种生产管理报表等。软件功能网络结构采用满足各种不同工艺要求的功能模块，如张力控制模块、速度分配模块以及物料跟踪模块等。PLC应用程序编写采用SIMATICSTEP7软件，MP277人机界面应用程序采用WinCCflexible软件编写，操作员站人机界面采用WinCC软件编写。采用目前世界上先进、通用、标准化语言、高速通讯的开放型网络结构。过程自动化与基础自动化之间采取工业以太网（PROFINET）通讯，基础自动化与触摸屏、分散式远程IO模块以及传动调速装置之间则采用PROFIBUS-DP通讯模式。人机接口生产线采用触摸屏、工控机操作为主，选择开关、按钮为辅的操作方式。通过触摸屏和工控机的界面，显示生产过程的设定值和实际值，显示和控制各传动装置，显示辅助设施的运行状态。同时，系统又拥有完善的故障诊断功能，对生产线控制系统进行在线诊断和事故报警监视。另外，单独采用一台工控机作为程序员工作站，可以进行在线编程或修改。主要设备参数(1)原料及成品规格钢卷外径Max：Φ2000mm钢卷内径Φ508mm带钢宽度750mm～1300mm带钢厚度0.25～1.8mm钢卷重量max：28T(2)生产线速度参数线速度400m/min加减速率0.5m/sec2正常起/停8sec急停穿带速度30m/min(3)主要设备技术规格生产能力：约30万吨/年电解脱脂整流器：±8000A，±30V，2套开卷机张力：Max2000kg脱脂段张力：Max3000kg卷取机张力：Max4200kg装机容量序号设备容量(kW)数量备注1交流调速电机818.642台2交流定速电机37535台3电解脱脂整流电源5762套288kw/套4焊机2001套----1969.6--------供电及环境要求变压器分配进线电压：380±10%V，50±3%HZ，三相五线制；电气室温度要求15-30℃电气室相对湿度≤95%，不凝露；接地系统要求设备保护接地≤4Ω，独立接地；控制系统接地≤1Ω，独立接地；网络系统接地≤1Ω，独立接地；共有1台变压器。其中生产线的动力负载采用中性点直接接地系统，低压配电系统均考虑接地保护。#变压器（交流变频驱动的辊子的变频调速系统、定速电机系统、焊机、整流电源及公辅设备）：三相，400V，2000KVA传动系统变频调速系统生产线的主传动设备在CPU的控制下，将钢带从开卷机，张紧机组，输送到收卷机。开卷机、卷取机、张紧辊、转向辊的变频电机都带有速度反馈的脉冲发生器，是闭环的矢量控制方式。这种方式的优点在于电机调速精度高，可以对转矩实行精确控制，系统的动态响应速度快，电机的加速度特性好。（1）电气参数整流回馈电源输出电压：510V～650VDC速度控制精度（带PG）：±0.05%速度控制精度（不带PG）：±0.1%速度控制精度（V/F控制）：±0.1%稳态张力控制精度：±10kg编码器：进口品牌（2）整流回馈单元西门子SINAMICSS120交流调速装置是直流电源输入、交流电源输出的工作模式，所以采用一台西门子整流回馈单元统一提供直流电源，这种配置方式使得处于发电或电动状态的控制单元之间可以通过中间回路进行能量交换、降低电力损耗，并且防止传动装置的供电电源的波动。整流回馈单元为紧凑型结构的电力电子装置，把交流电转化为电压稳定的直流电。整流单元功率部分采用6脉冲晶闸管组成，输出电压（中间回路电压）有一个微处理器的数字调节器自动完成调节。主要电气技术指标：额定输入电压：3相AC380V-15%直流输出电压：DC510V-15%～650V+10%额定输入频率：46Hz～64Hz防护等级：IP00工作环境温度：0℃～40℃进线侧功率因素cosΦ≈1四象限运行装置冷却：风冷控制电压：DC24V（电压运行范围20V～30V）控制方式：操作面板或通过PROFIBUS-DP网络控制（3）S120变频器变频调速电机采用SIEMENS公司的SINAMICSS120多轴驱动控制系统。S120电机驱动器输出是为IGBT功率元件，控制单元采用高性能CPU，全数字控制技术，模块化设计，一个控制单元可以同时控制几个功率输出单元-电机模块。SINAMICSS120系列驱动器是全系列通用和模块化的产品，按照所需电机功率，选用不同规格、结构形式（书本型、装机装柜型）产品。在所有功率范围内的驱动装置和系统元件(电源模块)都有一个统一的设计和相同的接线系统，方便使用和维护。SINAMICSS120（多轴系统）的驱动系统的主要组成部分：控制模块（CU320）：整个驱动系统的控制部分电源模块（SLM）：将交流转变成直流，并能实现能量回馈电机模块（功率模块）：电机的供电电源传感器模块：将编码器信号转换成DRIVE-CLiQ可识别的信号直流24V电源模块：用于系统的控制部分的供电端子模块和选件板：根据需要选配，如I/O板和通讯板SINAMICSS120（多轴系统）的驱动系统的主要特点：集多种控制模式于一体（能控制普通的三相异步机、同步机、扭矩电机及直线电机）在一个控制单元下，各轴之间能快速进行数据交换集成的Profibus-DP接口，容易和上位机连接图形化的调试软件Starter，能实时监控各过程变量及动态测试系统的特性自由功能块，能实现逻辑功能、运算功能及相关的工艺功能用CFC语言进行编程同一控制模块，方便使用和维护（4）主传动系统硬件组成主供电开关快速熔断器电抗器整流回馈单元公共直流母排S120变频器输出电抗器（根据实际需要）（5）与基础自动化系统接口通过PROFIBUS-DP总线，传动部分与基础自动化控制系统可以进行通讯。以下信息将被传送：传动操作命令：－传动开/关－传动爬行传动运行参考值：－速度参考值－加速度参考值－张力或转矩参考值传动运行实际值：－速度实际值－电流实际值传动状态信息：每个传动装置的错误和故障信息都将被传送，并且传动状态将在HMI上显示出来。序号设备名称电机功率电机数量（台）功率小计（kw）1开卷机132Kw11322入口上卷小车电机3Kw133出口卸卷小车电机3Kw134开卷夹送剪切3Kw135出口夹送剪3Kw136卷前转向夹送辊3Kw1371#张紧机30Kw+45Kw27582#张紧机22Kw+30Kw2529卷取机355Kw135510沉没辊4Kw41611转向挤干辊4Kw31212转向挤干辊压辊2.2Kw36.613刷辊支撑辊4Kw83214预脱脂挤干辊4Kw28151#喷淋刷洗挤干辊4Kw28162#喷淋刷洗挤干辊4Kw416172#喷淋水洗出口挤干辊4Kw41618热风烘干风机75Kw175合计----42818.6（6）变频调速电机表（初步）定速电机和马达控制中心（MCC）主要用于液压站，对中纠偏单元，脱脂段循环泵，热风烘干风机等设备的控制。这些电机根据容量的大小又分成两种不同的启动方式：功率在45KW以下的电机采用直接启动方式，功率大于和等于45KW的电机采用软启动器进行降压启动。热风烘干风机调速装置共两台，一用一备。（1）定速交流马达绝缘等级：F级外壳：IP55冷却：风冷润滑：电机永久润滑（2）电机控制中心（MCC）保护等级：IP20总进线开关容量考虑15-20%的余量电机采用断路器和接触器进行供电，由PLC系统统一进行启停或连锁控制考虑短路、断路和过热保护电机≥45kW时使用软启动器（3）MCC信号接口MCC信号接口包括PLC输出的指令信号和输入到PLC的电机运行状态反馈信号，每个接口信号信息都应反馈至远程I/O单元。送至MCC信号：接触器线圈的得电/失电MCC输出信号：接触器状态反馈包括断路器跳闸，热继电器过载通过触摸屏可以对工艺设备进行启动/停止等操作，当这些设备出现异常状况时，能及时通过上位机或触摸屏进行故障分析和报警显示。序号设备名称电机功率电机数量（台）功率小计（kw）1开卷机压辊电机1.5Kw11.52辊刷电机11Kw8883预脱脂喷淋和1#刷洗喷淋泵22Kw2444电解脱脂循环泵22Kw24452#刷洗喷淋泵5.5Kw21161#水洗喷淋泵11Kw22272#水洗喷淋泵11Kw2228软水直冲泵1.5Kw239排废气风机22Kw12210碱雾洗涤喷淋泵1.5kw2311消泡器1.5Kw4612污水泵电机5.5Kw21113开卷液压站循环泵22Kw24414收卷液压站循环泵22Kw24415CPC对中装置液压站循环泵5.5Kw15.516EPE纠偏装置液压站循环泵5.5Kw15.5合计----36376.5（5）定速电机表（初步）基础自动化系统基础自动化系统的主要控制功能如下：各段顺序控制传动功能如张力控制、速度控制等仪表控制钢卷和带钢的物料跟踪数据采集操作、监视以及故障记录主CPU完成的主要功能：开卷机和收卷机的逻辑控制、恒张力控制开卷机和收卷机的静态、动态力矩补偿入口段换卷时、出口段卸卷时的自动减速和逻辑控制卷径自动计算模型的建立与实现张紧机组速度控制和负荷平衡控制全线传动系统速度一致控制和张力梯度控制带钢跟踪控制全线液压、气动系统逻辑控制全线定速电机的控制全线传感器信号的采集与处理全线运行联锁控制触摸屏完成功能：各段张力值、运行速度显示开卷或收卷卷径显示各段工艺设备操作换卷或卸卷操作步骤提示故障报警显示关键技术（1）生产线运行模式生产线运行模式控制是生产线的主控制。它提供不同的运行模式以满足控制设备每一项任务的要求。根据运行模式，由过程计算机、HMI系统或现场操作箱来执行生产线运行，并且通过人机界面显示工作状态。启动运行生产线相关部分按照正常起动斜坡加速到由控制计算机指定的运行速度。它可以被停止、爬行、和紧停模