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轧机电控系统考察总结报告

供稿:硕果节能科技 2007/9/6 11:07:00

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2007年7月27日至8月5日,我们一行6人先后考察了⑴洛阳有色金属设计院及其铸轧机、冷轧机设备制造厂(洛南1850mm冷轧机、万基铝业1830mm铸轧机),⑵河南明泰2000mm铸轧机(捷如),⑶河北涿神公司冷轧机、铸轧机及其华北铝1900mm铸轧机,⑷上海天重公司及其扬州制造厂、瑞闽铝业1850mm冷轧机、南方铝业1850mm冷轧机(未交工)⑸上海捷如公司及其制造厂等厂家。通过考察,我对于铝板带生产工艺流程有了一定的认识,并侧重了解了该生产工艺中所涉及到的电气自动控制方面的技术问题,下面是我的一些心得总结。
一:铝板带工艺设备流程简图
铸轧冷轧机的主要工作是将原炉熔炼、静止炉精炼后的高温铝液在快速冷却的同时轧制成铝板,最终通过卷取机卷成铝卷。
即:熔炼——除气装置——铸轧机——四(六)辊不可逆冷轧机——张力矫直机—横切机——纵切机——包装
二:铸、冷轧机设备及电控系统
铸轧机设备主要包括:流槽、除气净化装置、过滤装置、牌坊、铸轧辊、火焰润滑装置、剪切机、卷取机、卸料小车等等。
冷轧机设备主要包括:套筒导出装置、入侧运卷装置、开卷机、夹送辊装置、主机、碎屑运卷装置、液压剪切机、卷取机、出侧运卷装置、套筒导入装置等等。
电控系统:针对铸轧机和冷轧机的工艺流程特点:必须长期稳定连续生产,一旦事故停车将造成严重损失。因此所有的厂家都选用高性能、高可靠性的控制元器件来满足控制要求。轧机的电气控制设备主要包括直流电机控制器、交流变频器、PLC等。
目前工业自动化产品很多,国内认为性能比较好的是Honeywell、ABB和Siemens三家。根据我的了解,Honeywell偏重与控制器和智能变送器的研究,ABB侧重低压电器成套设备和传动产品,而Siemens则倾向于模块化的成套控制系统。考察的这几个设备制造厂家,大多采用Siemens的成套设备,上海捷如在板型控制上使用了Honeywell控制器,洛阳院使用ABB的多些。而天重则全部采用Siemens系列产品。
主要控制系统组成:(参考天重)
1.控制硬件,Siemens 6RA70直流调速装置作传动,S7-300PLC作系统控制,S7-400PLC作液压厚度控制,研华工控机IC610作上位机监控编程调试。
2.控制策略:⑴S7-400PLC作厚度AGC控制,配以模拟量I/O板,高速记数板,进行数据采集及AGC输出伺服阀闭环控制,⑵S7-300PLC作系统的控制,配以ET200从站(安放在各操作箱和站),通过DP接口板与直流驱动器6RA70进行高速数据传输,用于协调控制各电机的运转和接收各电机工作状态及数据,同时配T400工艺板,进行卷取的张力补偿、直径计算、圈数计算等等,达到加减速、匀速状态下的恒定和实现自动停车的目的。⑶S7-300PLC和S7-400PLC采用MPI协议,实现方便快速通讯。⑷从站PLC采用Profibus总线结构,实现远程PLC从站通讯。⑸工控机配MP/DP接口板,利用监控软件,实现设备状况的图形化显示,各外部部件工作位置显示,外部设备启停状态显示,故障存档及报警显示,指标趋势图显示等等。
厚度AGC控制:液压厚度自动控制AGC是轧机工艺中的重点难点。⑴硬件有:接触式测厚仪(德国VOLLMER公司)、位置传感器(Sony公司DG155B系列)、压力传感器、电液伺服器、测速编码器等。⑵控制模式:前馈FFC、反馈MOC、质量流MFC等,具体控制流程:先通过轧制力控制方式RFC进行液位校零,找到辊系倾斜零点和辊缝零点,然后切换到基本位置控制方式POC,进行辊缝预定位控制,最后通过测厚仪的厚差信号,去选择相应的AGC厚控模式进行辊缝微调,达到控制带材厚度精度的目的。
三、轧机配套设备及其电控系统
轧机配套设备主要包括:横切机、拉伸弯曲矫直机、清洗切边机、合卷机、纵切机等。
1.纵切机的全数字电气控制系统

铝板纵切机由开卷机、圆盘剪、张力机及卷取机等设备组成,并由各自的直流电动机牵引。控制系统由PLC及全数字直流控制器组成。
系统概述:系统以PLC为控制核心,读取主操作台的机列速度设定,根据圆盘剪大小刀盘的选择,输出圆盘剪的速度给定信号,根据卷取机卷轴的大小不同,输出卷取机的速度给定信号,同时按照主操作台上的出口张力设定,控制张力机的张力电流,使铝板的出口侧张力恒定。PLC中还自动计算开卷机的卷径,并据此控制开卷机的磁场电流和张力电流,形成电流-电势复合张力控制方式,保持入口侧铝板中的恒张力。PLC还可以自动计算张力静态补偿和动态补偿系数,使得系统在加减速时自动保持恒张力。

2.拉弯矫直机的电气控制系统
拉弯矫直机的主要目的是提高产品质量,改善板形,使其性能均匀化。
系统概述:利用西门子S7-200PLC中CPU自带的编程口进行多台PLC的I/O扩展模块+模拟量扩展模块实现PI网络通讯,TP070触摸屏人机操作面板,多台直流驱动装置去控制整个拉弯矫直机的传动及交流辅助控制。
控制策略:主站执行所有的操作控制、数据处理、网络通讯、数据收发等,并安装在主操作台中;分站安装在各直流控制柜中,对各柜中的操作状态信号进行采集,如:电机实际速度、电流、运行状态等,通过PPI协议传送到主站,同时接受主站来的控制信号,如:点动、启动、急停、运行等,每个CPU模块都分别控制一台或两台直流传动装置。 其他设备的电气控制元件和控制方法都类似,比较容易实现。


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