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案例頻道1 前言
隨著國際市場對冷軋板材需求的不斷增加，國內(nèi)多條冷軋生產(chǎn)線陸續(xù)上馬。邯鋼冷軋機(jī)組于05年5月底順利投產(chǎn)，酸洗采用超淺槽紊流鹽酸酸洗技術(shù)；軋制工藝采用5機(jī)架6輥CVC＋串列式冷軋機(jī)，出口采用卡倫賽卷取機(jī)。該機(jī)組的機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)由西馬克―德馬格公司提供，自動控制系統(tǒng)采用了西門子公司SIMATIC TDC硬件系統(tǒng)、S7-400系列PLC控制器和他們新開發(fā)的SIROLL專用軟件結(jié)構(gòu)，畫面操作顯示采用WIN CC。該系統(tǒng)還采用了一系列的新技術(shù)、新功能和新控制思想，例如板型檢測調(diào)節(jié)裝置和軋輥凸度連續(xù)可變的調(diào)節(jié)技術(shù)，新增的模擬軋鋼和魔鬼軋制功能等，使自動化控制系統(tǒng)更趨完善。
該機(jī)組的年生產(chǎn)能力為每年130萬噸，產(chǎn)品寬度為：900～1665 mm ，產(chǎn)品厚度為0.25～2 mm，機(jī)組出口最大速度可達(dá)
2 工藝描述:
鋼卷由吊車放至步進(jìn)梁， 步進(jìn)梁傳送，將鋼卷送至鋼卷小車，由鋼卷小車將其運至開卷機(jī)，開卷后經(jīng)矯頭機(jī)矯直帶頭，送至雙切剪(用于切頭、切尾)，經(jīng)過焊機(jī)與前一卷帶鋼帶尾焊接，進(jìn)入入口活套，然后經(jīng)過破鱗機(jī)(使表面產(chǎn)生裂紋，易于酸洗)，進(jìn)入酸洗槽，去除鋼材表面的氧化鐵皮，進(jìn)入中間活套(存儲在切邊時因板帶寬度改變而需要的板帶)，經(jīng)開槽機(jī)，圓盤剪進(jìn)行切邊，然后進(jìn)入出口活套(存儲切邊時因板帶寬度改變以及串聯(lián)式軋機(jī)后卸卷過程中需要的板帶)，進(jìn)入5機(jī)架串列式軋機(jī)，經(jīng)飛剪，去卡倫賽卷取機(jī)。在出口步進(jìn)梁上進(jìn)行稱重、打捆，送至中間庫。其生產(chǎn)工藝流程如下：
3 自動化控制系統(tǒng)構(gòu)成：
該生產(chǎn)線設(shè)有三個操作室，酸洗入口、酸洗出口、軋機(jī)區(qū)各一個。設(shè)有兩個主控室，酸洗區(qū)，軋機(jī)區(qū)各一個，兩個主控室內(nèi)都有工程師站、PDA計算機(jī)、HMI人機(jī)界面，但軋機(jī)區(qū)主控室比酸洗區(qū)主控室內(nèi)多二級服務(wù)器，HMI服務(wù)器。概括來說自動化系統(tǒng)構(gòu)成如下：
二級系統(tǒng)：由2臺服務(wù)器和2臺工程師站組成。一級系統(tǒng)：由8個SIMATIC TDC控制柜、 12個SIMATIC S7-400 PLC控制柜、近百套ET
4 自動化系統(tǒng)的主要特點:
4.1 二級系統(tǒng)
1臺過程控制服務(wù)器，負(fù)責(zé)參數(shù)預(yù)設(shè)定、基于模型的軋制規(guī)程計算、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化計算和自學(xué)習(xí)以及數(shù)據(jù)管理和報表等功能。另1臺實際數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，負(fù)責(zé)過程數(shù)據(jù)的采集和處理。采用RAID 5磁盤陣列熱備份技術(shù)，將其中一磁盤指定為后備磁盤，此磁盤在平常并不操作，當(dāng)陣列中某一磁盤發(fā)生故障時，磁盤陣列即以后備磁盤取代故障磁盤，并自動將故障磁盤的數(shù)據(jù)重建在后備磁盤之上，因為反應(yīng)快速，加上快取內(nèi)存減少了磁盤的存取，所以數(shù)據(jù)重建很快即可完成，可以實現(xiàn)磁盤故障但不停機(jī)的目標(biāo)。另有2臺工程師站用于系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)。
4.2 一級系統(tǒng)
SIMATIC S7用于生產(chǎn)線的邏輯控制，自動順序和輔助的低速控制。
SIMATIC TDC全稱叫工藝傳動控制，是Technology Drive Control的縮寫， TDC是一種多處理器自動化系統(tǒng)，它擅長于中高速閉環(huán)控制和同步化處理，在單一平臺上擁有最大數(shù)量的框架和最短的循環(huán)周期，是一種集成度很高的工藝和驅(qū)動自動化系統(tǒng)，其組態(tài)和編程可使用SIMATIC PCS7工具進(jìn)行，不用再另外學(xué)習(xí)控制語句。在本項目中主要用于機(jī)架控制，其主要功能有主速度控制，線協(xié)調(diào)控制，自動厚度控制，板形控制，物料跟蹤等中高速工藝功能控制。
采用ET200遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)可以提高系統(tǒng)的可靠性和維護(hù)性，同時減少控制電纜的使用量，降低安裝和維護(hù)成本。
S7-300急停系統(tǒng)：在危險狀況下使用，如設(shè)備失靈或故障時的安全反應(yīng)。
PDA全稱過程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于對TDC、S7和傳動等部分的過程控制數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析、處理和數(shù)據(jù)分配。
4.3 人機(jī)接口
使用最新版本WINCC6.0設(shè)計人機(jī)界面， 通過該系統(tǒng)對設(shè)備進(jìn)行操作、診斷和數(shù)據(jù)歸檔。HMI服務(wù)器用于管理過程通訊，數(shù)據(jù)存儲和與客戶機(jī)的通訊。HMI的客戶機(jī)就是操作站。它們顯示來自服務(wù)器的數(shù)據(jù)，接收操作者的輸入數(shù)據(jù)并傳送到服務(wù)器。西門子設(shè)計了統(tǒng)一的HMI操作顯示和診斷系統(tǒng)，在任何一個HMI上均可以監(jiān)視、瀏覽全線的生產(chǎn)和控制數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和故障診斷，根據(jù)安全授權(quán)的不同，各區(qū)域的HMI客戶機(jī)具有不同的操作權(quán)限，這樣既保證了操作安全也便于操作者了解全線的設(shè)備狀況。
4.4 傳動系統(tǒng)
4.4.1
主傳動系統(tǒng)主要對軋機(jī)和卷取機(jī)進(jìn)行控制，它們均使用同步交流電動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動。
同步電動機(jī)使用TRANSVECTOR®控制，用于內(nèi)部時鐘操作，由機(jī)器自身確定供電的頻率。
從這一點來看同步機(jī)的速度控制系統(tǒng)就像一個直流機(jī)。并且能夠獲得比現(xiàn)代的直流機(jī)要好的速度響應(yīng)時間。
主電機(jī)定子繞組上的電流控制采用西門子SIMOVERT ML交直交調(diào)速系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有消除高次諧波和提高功率因數(shù)的主動式前端（AFE）。轉(zhuǎn)子的勵磁電流采用采用西門子SIMOREG DC-MASTER 6RM70全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)，SIMOREG DC-MASTER 6RM70調(diào)速柜可直接接到交流電網(wǎng)上，具有良好的控制性能。這兩種傳動系統(tǒng)均具有綜合的軟件開發(fā)工具和開發(fā)庫，還設(shè)計有信息顯示、操作員控制和監(jiān)視的診斷功能。
輔傳動系統(tǒng)主要對一些小功率的異步電機(jī)進(jìn)行控制，例如對開卷機(jī)、矯直機(jī)、張力輥以及一些小傳動輥的控制。
該傳動系統(tǒng)采用西門子的SIMOVET MASTERDIRVES 6SE70交流變頻系統(tǒng)和交流感應(yīng)電動機(jī)。SIMOVERT MASTERDRIVES矢量控制的變頻器使用IGBT功率元件，是一種全數(shù)字技術(shù)的有電壓中間回路的變頻器。其優(yōu)點：電源同一化，所以節(jié)省電源；要求的饋線電源低于電機(jī)總裝機(jī)特點；模塊化的硬件與軟件達(dá)到精確配合，形成最經(jīng)濟(jì)的解決方案。
4.5 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
GDM全稱叫全局?jǐn)?shù)據(jù)內(nèi)存，傳輸率可達(dá)
快速以太網(wǎng)：數(shù)據(jù)傳輸率100MB/S， 現(xiàn)采用局域網(wǎng)交換技術(shù)，傳統(tǒng)的共享以太網(wǎng)采用CSMA/CD技術(shù)來避免沖突，即發(fā)送方檢測到?jīng)_突就暫停發(fā)送，隨機(jī)延遲一段時間后再重新發(fā)送直到成功，因而共享以太網(wǎng)的時間響應(yīng)具有不確定性，不能用于強(qiáng)實時性場合。 而交換以太網(wǎng)可以克服這一缺點，其交換技術(shù)在是數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行操作，交換機(jī)將其管理的網(wǎng)絡(luò)以星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)劃分為許多物理上互相隔離而邏輯上互相聯(lián)系的節(jié)點，每一節(jié)點單獨與交換機(jī)建立物理連接，在通信的時候交換機(jī)會在發(fā)送端口與接受端口間建立一個獨占的全雙工通道，它具有以太網(wǎng)的全部帶寬并避免沖突。
PROFIBUS－DP屬于過程數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)傳輸率為9.6-12000Kbit/s，可以人為地選擇其速率，傳輸?shù)淖钸h(yuǎn)距離為
5 結(jié)束語
邯鋼冷軋廠的酸洗冷連軋機(jī)組具有很高的自動化水平，除入口上料和出口標(biāo)簽外，正常情況下生產(chǎn)線無需人工干預(yù)，均可全自動化運行。只是在系統(tǒng)出現(xiàn)異常，報警或發(fā)生人身事故時可以進(jìn)行人工干預(yù)或停車。該機(jī)組自動化系統(tǒng)的硬件配置和軟件實現(xiàn)方法都有其獨到之處，硬件方面：采用分級控制和不同類型的通訊網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)系統(tǒng)的安全可靠性、傳輸快速性和數(shù)據(jù)實事性。軟件方面：應(yīng)用了西門子公司開發(fā)的擴(kuò)展秒流量、AGC厚度自動控制技術(shù)、動態(tài)變規(guī)格技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、平直度測量和控制技術(shù)、支撐輥偏心補(bǔ)償?shù)榷囗椉夹g(shù)。這些技術(shù)的應(yīng)用，使冷軋板帶的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品精度得到了大幅度的提升，對于增強(qiáng)邯鋼冷軋產(chǎn)品的競爭力、增加企業(yè)效益也具有重要意義。
參考文獻(xiàn)：[1] 張浩. 工業(yè)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與多媒體技術(shù)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1998
[2] 繆學(xué)勤. 工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的最新進(jìn)展。電氣時代.2004
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號