热连轧自动化控制

宽宽带带钢钢热热连连轧轧自自动动化化控控制制技技术术北京科技大学冶金工程研究院北京科技大学冶金工程研究院高效轧制国家工程研究中心高效轧制国家工程研究中心北京科大恒兴高技术有限公司北京科大恒兴高技术有限公司20020088年年44月月郭郭强强第2页北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心电话：[phone]传真：[phone]-4-18主要介绍内容主要介绍内容üü热连轧装备特点热连轧装备特点üü控制特点控制特点üü计算机控制系统的网络结构介绍计算机控制系统的网络结构介绍üü计算机控制系统的功能计算机控制系统的功能üü传动控制系统传动控制系统üüMESMES系统功能系统功能第3页北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心电话：[phone]传真：[phone]-4-18热连轧装备特点热连轧装备特点nn主要辅电机（粗轧立辊、飞剪）采用直流主要辅电机（粗轧立辊、飞剪）采用直流//交流电机，其它设交流电机，其它设备采用全交流拖动方案。备采用全交流拖动方案。nn采用热送、热装工艺，以实现高效、低能耗的目的。采用热送、热装工艺，以实现高效、低能耗的目的。nn立辊采用液压立辊采用液压AWC+SSCAWC+SSC控制技术。控制技术。nn粗轧机采用电动粗轧机采用电动++液压压下液压压下AGCAGC技术。技术。nn采用无芯热卷箱技术。采用无芯热卷箱技术。nn粗轧机同热卷箱具有连轧连卷功能。粗轧机同热卷箱具有连轧连卷功能。nn精轧采用长行程全液压压下和液压精轧采用长行程全液压压下和液压AGCAGC控制技术，提高带钢控制技术，提高带钢厚度精度，实现带钢自动厚度控制。厚度精度，实现带钢自动厚度控制。nn精轧机具有弯辊、窜辊功能，可实现板型调节。精轧机具有弯辊、窜辊功能，可实现板型调节。第4页北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心电话：[phone]传真：[phone]-4-18热连轧装备特点热连轧装备特点nn可实现自由轧制（可实现自由轧制（SFRSFR），减少换辊量，提高生产率。），减少换辊量，提高生产率。nn采用热轧润滑工艺技术。采用热轧润滑工艺技术。nn精轧机之间使用低惯量液压活套。精轧机之间使用低惯量液压活套。nn层流冷却装置分快冷区、粗调区和精调区。层流冷却装置分快冷区、粗调区和精调区。nn卷取机前面设有短行程控制的液压式侧导板。卷取机前面设有短行程控制的液压式侧导板。nn地下卷取机采用助卷辊全液压控制。地下卷取机采用助卷辊全液压控制。nn液压控制卷筒无级胀缩。液压控制卷筒无级胀缩。nn在线设置高温计、冷热检、厚度仪、轧制测压头、宽度仪、在线设置高温计、冷热检、厚度仪、轧制测压头、宽度仪、平坦度仪、凸度仪、表面检测系统，实现在线检测，为自动平坦度仪、凸度仪、表面检测系统，实现在线检测，为自动化系统提供闭环控制数据。化系统提供闭环控制数据。第5页北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心电话：[phone]传真：[phone]-4-18现代热连轧控制特点现代热连轧控制特点nn控制精度高控制精度高––厚度：粗轧、精轧、厚度：粗轧、精轧、AGCAGC、液压活套、主速度、步进炉、液压活套、主速度、步进炉––宽度：宽度：AWCAWC、、SSCSSC、、––板形：弯辊、窜辊、辊形（板形：弯辊、窜辊、辊形（HVCHVC、、CVCCVC、、PCPC））nn性能：温度（终轧、卷取）性能：温度（终轧、卷取）nn表面质量：除鳞、表面质量：除鳞、AJCAJC、表面检测、表面检测nn节能高效：热送热装、热卷箱、保温罩、精确剪切、形状控节能高效：热送热装、热卷箱、保温罩、精确剪切、形状控制、润滑轧制、快速换辊设备、交流变频制、润滑轧制、快速换辊设备、交流变频nn弹性生产：自由规程轧制、宽度（定宽机、强力立辊）、弹性生产：自由规程轧制、宽度（定宽机、强力立辊）、MESMES系统系统nn低维护性：信号采集、低维护性：信号采集、诊断系统第6页北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心电话：[phone]传真：[phone]-4-18热连轧计算机系统组成热连轧计算机系统组成nn三级计算机控制：电气传动级（零级）、基础自动化系统三级计算机控制：电气传动级（零级）、基础自动化系统（一级）、过程控制计算机系统（二级）、生产管理计算机（一级）、过程控制计算机系统（二级）、生产管理计算机系统（三级）。系统（三级）。第7页北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心电话：[phone]传真：[phone]-4-18SIEMENSPLCSIEMENSPLCnS7-400CPU主要技术参数（以CPU416-2DP为例）–内置2800KB/2800KBRAM；–每条二进制指令的执行时间为0.03μS，浮点0.09μS；–最大可支持到262144数字I/O或16384模拟I/O；–定时器2048，计数器2048；–带有钥匙开关选择操作方式，拔下钥匙可限制用户对数据的访问权限；–设有口令字保护，来确定访问权限；–提供诊断寄存器，可保留120个故障或中断事件；–内置PROFIBUS-DP接口可直接接入PROFIBUS网，速率最快达12Mb/s。第8页北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心电话：[phone]传真：[phone]-4-18GEPLCGEPLCnnPentiumPentium®®IIICPUs(300MHzand700MHz)IIICPUs(300MHzand700MHz)。。nnVME64VME64底板总线，提供了比目前底板总线，提供了比目前9090－－7070系统快系统快44倍的带宽。倍的带宽。nn内置于内置于CPUCPU模块的两个模块的两个RJRJ--4545型式的型式的10/100MTCP/IP10/100MTCP/IP自适应自适应以太网端口，连接到一个内置的自适应的交换机。从而使以太网端口，连接到一个内置的自适应的交换机。从而使得机架到机架间的连接，不再需要配备额外的交换机。得机架到机架间的连接，不再需要配备额外的交换机。nn10MB10MB内存用于带有所有文档的完整程序的储存和快速执行内存用于带有所有文档的完整程序的储存和快速执行--这一切在一个这一切在一个CPUCPU中。中。nn强大的指令集支持用户定义的用于高速运算的功能块（强大的指令集支持用户定义的用于高速运算的功能块（CC语语言编程）。言编程）。nn高容量的电源模块（高容量的电源模块（100W100W和和350W350W）。）。nn支持支持VMEVME第三方生产的模板。第三方生产的模板。nn在同一机架里支持现有的在同一机架里支持现有的9090--70I/O70I/O模块和新的模块和新的I/OI/O模块。模块。第9页北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心电话：[phone]传真：[phone]-4-18SIMADYNDSIMADYND控制器控制器ÅÅ机架机架SRSRÎÎ66、、1212、、2424槽槽ÅÅ功能块自由配置功能块自由配置ÅÅ可插可插88块块CPUCPUÅÅ实时操作系统实时操作系统ÅÅ快速背板总线快速背板总线（（44mmS/16bitS/16bit--字）字）ÅÅI/OI/O接口齐全、前处理装置完善接口齐全、前处理装置完善第10页北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心电话：[phone]传真：[phone]-4-18SIMATICTDCSIMATICTDC控制器控制器nnCPUCPU采用采用6464位位RISCCPURISCCPU，，主频主频266MHz266MHz；；nn内置内置256K256K电池后备电池后备SRAMSRAM；；nn32MSDRAM32MSDRAM；；nn2M2M缓存；缓存；nn采样时间采样时间0.1ms0.1ms；；nn33倍于倍于SIMADYNDPM6SIMADYNDPM6的数学运的数学运算性能；算性能；nn集成集成88个数字量输入端口，可个数字量输入端口，可中断；中断；nn5x7LED5x7LED显示单元；显示单元；nnCOMCOM编程维护端口。编程维护端口。第11页北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心电话：[phone]传真：[phone]-4-18GEVMICGEVMIC控制器控制器第12页北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心电话：[phone]传真：[phone]-4-18常用通讯总线常用通讯总线nn数据管理：以太网数据管理：以太网nn超高速网络：超高速网络：GDMGDM、内存映像网、内存映像网nn现场总线：现场总线：PROFIBUSPROFIBUS，，GeniusGenius，，DEVICENETDEVICENET，，MODBUSMODBUS，，INTERBUSINTERBUS--SS，，CanOPENCanOPEN等。等。nn减少硬线连接，降低故障率减少硬线连接，降低故障率nn降低维护量降低维护量nn缩短停机时间缩短停机时间6060％～％～8080％％nn方便调试方便调试nn防水，防尘，抗震动防水，防尘，抗震动nn减少综合成本减少综合成本第13页北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心电话：[phone]传真：[phone]-4-18热连轧控制的特点热连轧控制的特点厚度控制AGC（辊缝）温度控制（机架间喷水）ASC（弯辊）板形控制轧制力成品厚度成品凸度平直度■设备采用液压传动，需要进行高速控制，控制采样周期为2－20ms■主要质量控制集中于精轧机组，功能间相互影响，各控制器及各CPU间需要进行高速通讯，具有1ms内数据更新能力■多个功能需共享输入和输出模块第14页北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心电话：[phone]传真：[phone]-4-18计算机系统结构的选择计算机系统结构的选择nn采用多采用多CPUCPU结构的高性能控制器结构的高性能控制器––硬件档次紧跟当前最流行的硬件档次紧跟当前最流行的CPUCPU指标指标––与第三厂家的良好接口和高可靠性的过程与第三厂家的良好接口和高可靠性的过程I/OI/O接口接口––多多CPUCPU结构和实时多任务操作系统环境结构和实时多任务操作系统环境,,非常适合于热连轧控制系统非常适合于热连轧控制系统nn具有良好的编程环境具有良好的编程环境nn所有硬件（计算机所有硬件（计算机、、CPUCPU及及I/OI/O模块等）出自国际知名厂家模块等）出自国际知名厂家nn系统尽可能采用远程系统尽可能采用远程I/OI/O，，并且与电气及液压传动及各子系统通过并且与电气及液压传动及各子系统通过通信网络联接通信网络联接nn系统可靠性高，故障率小系统可靠性高，故障率小第15页北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心电话：[phone]传真：[phone]-4-18中低速网络，平铺型结构中低速网络，平铺型结构工程师站VAXVXIVXIVAX操作员站MAC-DSMAC-DSMAC-DSMAC-DSV-channelV-channelWestnetII以太网Westnet通讯周期100ms－1000ms（16000变量）V-channel通讯周期3～5ms（100