陕西龙钢集团棒材厂主轧线电控系统说明书

陕西龙钢集团棒材厂轧线电控系统说明书陕西龙钢集团棒材厂主轧线电控系统说明书天津先导倍尔电气有限公司2010年11月一、现场电气设备概述轧线主要设备包括1#-6#粗轧机，8#-12#中轧机，13#-18#精轧机，1#，2#,3#,3A#飞剪，8架活套，两组辊道等。直流传动控制以西门子6RA70直流调速装置为核心；交流传动控制采用西门子MM440变频器控制；自动化系统采用2台西门子S7-400PLC以及5台ET200远程I/O站；其中S7-416PLC作为主站，与仪表室操作台T02,2CS操作台T03的ET200远程I/O站，18台6RA70直流调速装置组成主传动Profibus-DP网；S7-414PLC做为另一个主站，与6G06,6G09,6G10柜内的ET200远程I/O站，1#2#飞剪的2台6RA70的直流调速装置,7台MM440变频器组成辅传动Profibus-DP网，此外，3#和3A#飞剪各自单独采用S7-300PLC及T400工艺板控制。现场共有4台上位机，分别位于主电室和主操作室，上位机和PLC之间通过以太网通讯。设置轧线主操作台一个(整合飞剪操作部分及轧线2段辊道部分)，出炉操作台一个，轧线机旁操作箱（6JP01-6JP3）共3个，飞剪机旁箱（3JP01-3JP04）共4个。 直流主传动电机控制系统18架轧机通过18台直流主电机拖动，传动系统采用以西门子6RA70为核心组成调节部分交流辅助传动系统 轧线辊道设有两段，分别为中轧后辊道，精轧后辊道，各自采用一台西门子MM440变频器控制。直流辅助传动系统 四台飞剪通过四台直流主电机单动拖动，电机传动控制采用以西门子6RA70为核心，自动化控制1#、2#飞剪采用S7-414PLC搭配高速计数器实现剪切，定位及逻辑控制；3#及3A#倍尺剪采用S7-300PLC搭配西门子T400工艺板实现高精度剪切及逻辑控制。电气自动化控制系统：全线设备采用两级计算机网络控制（即PROFIBUS-DP网、工业以太网），形成全线自动化控制系统。 轧线主PLC与18台连轧机主电机6RA70传动系统，T02,T03两个操作台，组成 PROFIBUS-DP1 网络； 轧线辅助PLC与三台ET200远程站，1#2#飞剪的6RA70传动系统以及七台MM440变频器(2、4、6、8立辊提升，中轧后辊道，精轧后辊道，水冷辊道)组成PROFIBUS-DP2 网络； 3#飞剪控制柜内S7-300PLC与6RA70装置组成PROFIBUS-DP3网络； 3A#飞剪控制柜内S7-300PLC与6RA70装置组成PROFIBUS-DP4网络； 炉区S7-400PLC与炉区辊道及提升机的六台MM440变频器,入炉操作台T01组成PROFIBUS-DP5网络； 收集区S7-400PLC与三台ET200远程I/O站，三个收集操作台，四台6RA70直流调速装置及十台MM440变频器组成PROFIBUS-DP6网络 轧线主PLC与辅助PLC、两台倍尺飞剪的S7-300PLC、炉区S7-400PLC、收集区S7-400PLC以及四台上位机组成工业以太网络。网络功能1)监控全线设备运行情况，显示轧制过程仿真图，实时仿真开/停机、过钢等过程;2)主要参数的数字量实时显示；3)主要参数的模拟量实时显示；4)系统运行状态的实时显示；5)轧制表的管理：轧辊辊径修正，轧机速度数字设定；6)故障报警信息及记录；7)炉区及收集区状态显示，主要参数设定。二、主轧线设备自动控制说明(一) 编写目的为了帮助现场维护人员熟练掌握本套电控系统的操作、使用和维护方法以及系统注意事项，特制定此说明。希望各位现场操作、使用和维护人员严格遵守，避免误操作而造成设备或人员的安全伤害事故。(二) 连轧机电控系统综述该套电控装置由18架连轧机直流主电机传动控制系统和连轧过程自动化控制系统以及飞剪剪切控制系统组成。1、轧机主电机电控系统组成：十八架连轧机主电机的传动控制装置采用西门子6RA70全数字控制装置配以大功率可控硅器件。自动化控制系统由PLC主机柜和连轧远程操作台及上位机等组成，根据上位机的设定参数和操作台的操作指令对所有传动系统进行自动控制。该套电控系统采用先进的现场总线控制思想，用西门子S7-416-2DP PLC主机通过PROFIBUS-DP网将18台西门子全数字6RA70传动系统连接在一起，进行实时自动控制。工业控制上位机通过工业以太网与S7-416-2DP PLC连接，实现对整个线材连轧生产线的数据设定与过程监控功能。(三)连轧主电机电控系统操作使用及维护1、主电机电控系统停送电操作顺序整个电控系统送电顺序：低压配电柜及传动进线柜相应的操作电源、励磁电源、主回路电源开关PLC柜及I/O柜各电源开关轧机控制柜各电源开关操作台电源开关。（1）PLC柜的停送电顺序1）送电顺序PLC电源Q1模块电源Q2 电磁阀电源Q3各个I/O柜电源2）停电顺序首先确保各电机处于停车状态，主回路分闸，然后按送电顺序相反的顺序停掉各开关。（2） 轧机主电机调节柜、进线柜的停送电顺序1）送电顺序各个轧机控制柜内的电源开关均标有名称，送电前应先将相应柜门上的内控外控选择旋钮放在“禁止”位置，内控启停旋钮放在“停止”位置。电机风机启动旋钮放在停止位置，准备完毕后在送电时应遵循以下顺序：调节柜6RA70电源Q3接触器及ME控制电源Q8电机励磁交流进线电源Q11功率柜脉冲放大板交流电源Q4功率柜风机电源Q2(13H，14V，16C，18C轧机)电动机风机电源Q6柜顶风机电源Q1风温检测电源Q7，功率柜内风机电源Q13。柜门内控/外控选择旋钮打在外控上，在柜门合上主回路断路器，开启电机风机及功率柜风机。注意：以上电源在合闸前应保证对应设备正常！并可通过6RA70面板r15，r16分别观查电枢及励磁电压状况。2）停电顺序一般情况下，可停掉风机等噪声和能耗大的设备，并断掉主回路，6RA70和控制电源尽可能不停，以便保持整个网络畅通和各种指示正常。系统在检修或长时间停产情况下，需对系统进行停电操作，此时应遵循以下顺序： 首先确保轧机处于停车状态，然后分断主回路断路器，之后停掉进线柜、调节柜各电源。 调节柜的停电顺序为：与送电顺序相反 注意！严禁在电机正常运转时分断各类电源开关！在磁场电流未回到零时禁止分断励磁直流或交流侧！（特别是S7-400PLC电源、6RA70箱电源和操作台ET-200电源） 2、连轧主电机运行和停车操作说明1）轧线主电机启动条件及故障说明a. 轻故障l 风机系统不正常(串接功率柜风机，电机风机，调节柜风机，风温检测电源)；l 风温风压这两个检测点不正常；b.重故障l 可控硅桥臂快熔断；l 交流吸收故障；l 直流吸收故障；l 6RA70装置故障；有轻故障时，柜门系统轻故障灯闪烁；有重故障时，柜门系统中故障蜂鸣器鸣叫。c. 轧机运行内部条件l PLC主机柜运行正常，操作电源已合；l 6RA70、励磁交流电源、脉冲功放电源开关均合，主回路合闸；l 可控硅桥臂快熔、压敏元件正常；l 无轻重故障；l 外控准备好信号来(风机系统运行正常,柜门“外控/内控”开关选择在“外控”；“内控起/停”开关在“停”位)；d. 轧机运行外部条件l 电动机交流回路合闸；l 上位机轧制参数已设；l 稀油站就绪(稀油站运行，系统正常这两个信号来)；l 稀油站无重故障；l 工作换辊旋钮打在工作位；l 爬行未允许；l 齿轮箱油压正常，油流正常。l 机旁箱及操作台急停按钮拔起； 保护说明：系统运行后，轻故障信号来2分钟自动停车，稀油站重故障信号来5秒钟自动停车，油压故障信号来5秒钟停车，油流故障信号来只在画面及操作台报警不停车。轧线主电机运行后5秒钟转速未达到或掉至5转以下，自动停车，同时操作台轧机相应故障等闪烁，画面报零速停车故障。2）轧机开车 1 单机开车：对准备开车的轧机在柜门上进行送电，合闸及启动风机操作，其他轧机应处于分闸状态或切除状态，当完成柜内操作时，打开计算机“轧线监控”画面，点击需要启动的轧机，在弹出的“切除/投入操作”方框中选择为投入，并在上位机画面故障诊断界面检查该轧机当前开车条件是否已具备，如果具备，该轧机图标显示为黄色。此时快速点按主操作台上的轧机启动按钮，相对应的轧机就可启动，轧机启动按钮灯应变为绿色常亮，画面上相应轧机应变为绿色,“轧机数据”中的实际转速和实际电流会有相应的值，即表示电机已正常运行，如果轧机没变为绿色表示电机没有运行； 如果画面上相应轧机是红色表示有故障,这时可以按一下相应区域复位按钮，或者柜门的故障复位，如果状态不变，打开计算机故障报警画面，进行检查相应轧机的故障，并通知电工进行故障处理。故障排除，后可重复以上操作重新开车。 （2）联合开车：对所有要开车的轧机在柜门上进行送电，合闸及启动风机操作，当完成柜内操作时，打开计算机“轧线监控”画面，点击每一个轧机图标，将每一台轧机选择投入，并在上位机画面故障诊断界面检查各轧机当前开车条件是否已具备，如果具备，图标显示为黄色，此时快速点按主操作台上的轧机启动按钮，相对应的轧机就可启动，或者使用区域联启旋钮同时启动六台轧机，启动后轧机启动按钮灯应变为绿色常亮，画面上轧机变为绿色,“轧机数据”中的实际转速和实际电流会有相应的值，即表示电机已正常运行，如果轧机没变为绿色表示电机没有运行； 如果画面上相应轧机是红色表示有故障,这时可以按一下相应区域复位按钮，或者柜门的故障复位，如果状态不变，打开计算机故障报警画面，进行检查相应轧机的故障，并通知电工进行故障处理。故障排除，后可重复以上操作重新开车。 4）停车（1） 正常停车：正常停车操作地点在操作台，当需要单台轧机停车时，可点按操作台上相应轧机的启动按钮，则相应电机停车，当画面上轧机变为黄色时，表示电机已停止运行。当需要整体停车时，可以在操作台上直接将“粗（中，精）轧区联启联停”旋钮打到“停止”，则相应的粗，中，精轧电机停车。（2） 紧急停车：紧急停车分为操作台急停，机旁箱急停，柜门急停和画面急停。机旁箱区域急停在相应区域轧机附近的机旁箱上。操作台区域急停操作地点在操作台。机旁箱及操作台急停属于开反桥迅速停车，柜门及画面急停(粗中精飞剪开车允许方框型按钮)属于封锁脉冲自由停车。紧急停车不受其他条件约束，随按随停。（3） 故障停车：故障停车分轻故障延时停车和重故障立即停车。轻故障延时停车指控制柜风机系统出现故障，或者风温风压任一点故障，2分钟后会自动停车；轧机齿轮箱润滑油压故障信号来(压力低)5S钟后会自动停车；稀油润滑站有重故障时5S后会自动停车；开车后5S若轧机速度小于5%，则报零速故障停车；重故障指快熔断，吸收压敏电阻故障，6RA70故障；各轧机柜门外控/内控选择按钮打在中间禁止位置也会相应停车。5）轧机速度的调整轧机速度的调整有四种通道，调整地点在操作台（1）在计算机中设定基速，首先打开计算机上的“轧制表画面”,点击右侧的“选择”并选择相应的轧制规格，然后点击“禁止修改数据”按钮，该按钮显示为黄色的“允许修改数据”，原本灰色的表格显示为绿色，即可修改轧机的线速度和工作辊径；修改时用鼠标点中此方框,在键盘上输入修改数据,按回车，再点“下传轧制表”按钮，并确认方可生效.（2）单调：单调指对单台轧机进行调整速度,先把单联调允许旋钮打在允许，调节量快慢可由快慢速旋纽选择,慢速千分之0.5，快速千分之1.5，将单/联调选择开关选择单调，操作相应轧机增减速旋钮可实现对该机架的增减速，单调调节量不会在画面显示，但单调后的设定速度会变化。（3）联调：联调指对本轧机及上游轧机进行联动调速度,先把单联调允许旋钮打在允许，调节量快慢可由快慢速旋纽选择,慢速千分之0.5，快速千分之1.5，；将单/联调选择开关选择联调，操作相应轧机增减速旋钮可实现对该机架及上游机架的增减速，联调量会显示在轧机数据框中，相应轧机的设定速度也同样跟随变化。 注意，单联调均设有阈值，上限为1.2，下限为0.8. (4)轧机正反爬:操作地点:机旁箱操作条件:区域机旁箱集中/机旁旋钮打机旁，操作台区域爬行允许，无相应急停，轧机处于停车状态，开车条件已具备。操作机旁箱上相应轧机的爬行旋纽，则可实现轧机的正反爬。注意，爬行前轧机需要停车，否则无法执行爬行。6）机旁换辊操作 轧机电机停止运行后，操作台区域工作/换辊旋钮打在换辊上，在轧机机旁箱上换辊允许指示灯亮，按下轧机选择按钮，相应轧机的选择指示灯亮，然后可以进行相应的换辊操作，包括：机架平移，机架锁紧，机架升降，压下马达压下，锁紧缸锁紧，托架离合等（注意，当锁紧缸松开后，才可以对轧机平移，轧机升降及插销缸等进行操作） ，2、4、6、8架立辊提升采用4台变频器控制。电机转速在上位机画面设定。（四）活套的控制为保证成品质量，避免由于各种原因导致的推钢、拉钢，在机架之间设置了活套装置，而活套控制也是连轧机自动控制的关键之一。活套是由于在机架间存储了多余轧线长度的轧件而引起的，也正是由于这些多余的轧件，起到了对轧件推拉的有效缓冲。在控制过程中，以活套套量为目标，以速度调节为手段，即可达到控制活套的目的。棒材轧线轧机机架间设有8个立式活套，分别位于11#18#轧机之前。1） 手动控制：在上位机画面“轧线监控”画面上点击“活套控制”按钮，在对话框中可以设置每个活套器起落套延时、套高设定值输入、可以监控每个活套的起落套状态，套高调节量，实际套高值的棒状图和趋势图；在主操作台上把活套旋钮打在手启位置，即可操作相应的活套起落。2）自动控制：在操作台上将活套手自动旋钮打在自动位置，则相应活套投入，轧件头部从活套相邻上游轧机出来，经过活套器进入其相邻下游轧机，该架轧机的主电机电流信号判断咬钢，延时投入套高闭环调节，活套器的起套辊抬起。当轧件尾部离开活套相邻上游机架的前一机架后，主电机电流信号判断抛钢，发出落套指令及套高调节器退出工作指令。3）活套套高调节器：活套高度由活套扫描器检测；在起套时，活套高度调节器投入；活套扫描器检测到的活套高度经转换与活套给定量比较，如果有误差，系统通过对上游机架的级联速度自动调整，将活套中轧件的高度调节到给定高度。4）活套的起落套条件a起套条件若11#机架有钢，起套延时时间（WINCC设定）到达后则1#活套起套；若12#机架有钢，起套延时时间（WINCC设定）到达后则2#活套起套；若13#机架有钢，起套延时时间（WINCC设定）到达后则3#活套起套；若14#机架有钢，起套延时时间（WINCC设定）到达后则4#活套起套；若15#机架有钢，起套延时时间（WINCC设定）到达后则5#活套起套；若16#机架有钢，起套延时时间（WINCC设定）到达后则6#活套起套；若17#机架有钢，起套延时时间（WINCC设定）到达后则7#活套起套；若18#机架有钢，起套延时时间（WINCC设定）到达后则8#活套起套；b. 落套条件若10#机架抛钢，落套延时时间（WINCC设定）到达后则1#活套落套；若11#机架抛钢，落套延时时间（WINCC设定）到达后则2#活套落套；若12#机架抛钢，落套延时时间（WINCC设定）到达后则3#活套落套；若13#机架抛钢，落套延时时间（WINCC设定）到达后则4#活套落套；若14#机架抛钢，落套延时时间（WINCC设定）到达后则5#活套落套；若15#机架抛钢，落套延时时间（WINCC设定）到达后则6#活套落套；若16#机架抛钢，落套延时时间（WINCC设定）到达后则5#活套落套；若17#机架抛钢，落套延时时间（WINCC设定）到达后则6#活套落套；（五）1#2#飞剪的控制1#飞剪位于6#轧机后，2#飞剪位于12号轧机后，用于切头，切尾及事故碎断；飞剪的传动控制采用西门子6RA70装置，自动化控制采用S7-400PLC及FM450高速计数器；70装置与400PLC之间通过PROFIBUS-DP网通讯；飞剪400PLC与主PLC之间通过工业以太网交换数据。1）飞剪的启动：飞剪主电机启动条件l PLC主机柜运行正常，操作电源已合；l 6RA70、励磁交流电源、脉冲功放电源开关均合，主回路合闸；l 可控硅桥臂快熔、压敏元件正常；l 无轻重故障；l 外控准备好信号来(风机系统运行正常,柜门“外控/内控”开关选择在“外控”；“内控起/停”开关在“停”位)；a. 飞剪启动内部条件 可控硅桥臂快熔、压敏元件快熔正常； 6RA70、励磁交流电源、脉冲功放电源开关均合，主回路合闸； 6RA70装置无故障； 风机系统运行正常； 无轻重故障； 外控准备好信号来(风机系统运行正常,柜门“外控/内控”开关选择在“外控”；“内控起/停”开关在“停”位)；b. 飞剪运行外部条件 上位机剪切参数已设； 离合器合到位； 稀油站就绪(稀油站运行，系统正常这两个信号来)； 稀油站无重故障； 齿轮箱油压正常，油流正常； 操作台“自动/手动” 开关在“自动或手动位置； 飞剪机旁箱急停按钮拔起，操作台飞剪急停按钮拔起；当以上开机条件具备，在飞剪调节柜门、主操台上飞剪“启停”绿色带灯按钮，以及机旁箱准备好灯以1秒的频率闪烁；按下操作台启停按钮，飞剪启动，“启停”率色带灯按钮常亮，画面飞剪图标显示为黄色。当飞剪剪切时，主操作台的白色单切带灯按钮闪烁一次，同时画面飞剪图变成绿色闪烁一次。保护说明：系统运行后，轻故障信号(风机系统故障)来2分钟自动停车，稀油站重故障信号来5秒钟自动停车，油压故障信号来5秒钟停车，油流故障信号来只在画面及操作台报警不停车。1#飞剪使用粗轧稀油站，2#飞剪使用中轧稀油站， 2#飞剪无离合器信号。剪切信号发出后2秒钟，剪切位接近开关信号没有来，自动停车。2）自动控制：正常生产时，在机旁箱选择集中，主操台选择自动，当飞剪前一架轧机有钢(切头)或后一架轧机有钢(切尾)，并且飞剪前的热金属检测器检测到钢的头部或者尾部，高速计数器开始计算飞剪前架轧机的脉冲数，到达设定计数值时，控制飞剪切头及切尾。1#飞剪设置追钢剪切功能（时间在上位机设置），若前一根钢的尾和下一根钢的头距离太近，自动碎断。追刚功能不用时，将追刚延时设成0即可。3）手动控制：在主控制室上位机“飞剪控制”画面点击“修改”按钮，可以控制飞剪切头、切尾，设定飞剪切头（切尾）长度，速度系数（剪刃运行速度由前架轧机速度*速度系数组成，切头或事故碎断时，飞剪剪刃线速度超前轧件运行速度；切尾时飞剪剪刃线速度低于轧件运行速度）。设备检修时，可以在机旁箱人工手动控制飞剪单剪切、碎断和爬行。在机旁箱选择集中，主操台选择手动，可在主操台进行单剪切测试；在机旁箱选择机旁，主操台选择手动，可在机旁箱进行单剪切测试和飞剪爬行操作（注意，爬行时飞剪必须停车）。主操作台和机旁箱的碎断旋钮即按即碎。（六）倍尺飞剪的控制3#及3A#飞剪位于18#轧机之后，用于成品的分段。飞剪的传动控制采用西门子6RA70装置，自动化控制采用S7-300PLC搭配西门子剪切工艺板T400； 飞剪定位通过T400测量飞剪旋转电角度完成，飞剪的定长也通过工艺板T400测量末机架（对于工艺要求甩机架时,采用切换编码器脉冲信号方式选择末架）旋转电角度与轧机有钢信号检测相结合方法完成；工艺板T400设有剪切长度自校正算法，可在测算剪切长度的基础上，使切长误差减小。T400真正实现了在剪切轧件全程中，从长度测量到飞剪起停定位的位置闭环控制。启动条件： 上位机剪切参数已设； 精轧稀油站就绪(稀油站运行，系统正常这两个信号来)； 精轧稀油站无重故障； 齿轮箱油压正常，油流正常，风温，风压正常； 操作台“自动/手动” 开关在“自动或手动位置； 柜内已正常送电，无轻重故障；轧线监控画面上倍尺剪变为黄色即为就绪，此时按下倍尺剪启动带灯按钮，飞剪运行后该带灯按钮变为绿色常亮。画面上倍尺剪变为绿色。倍尺剪启动带灯按钮闪烁仅表示6RA70调速装置已上电。1)剪切前准备：a先将飞剪剪切模式选择手动，检查飞剪状态，操作台和机旁箱上有标定和起始位指示灯，如果标定指示灯没有亮起，打爬行或者按下标定按钮，直到标定指示灯亮起。b 观察回零位指示灯是否亮起，如果没有，按下回零位，直到回零位指示灯亮起()。c飞剪控制画面的已标定回起始和位都为绿色时，才可正常剪切。当画面上已标定和起始位均不显示绿色时，先按下标定，待其变绿后，再按下回零位。直到这两个状态都变成绿色。2)手动剪切：a 首先确定机旁箱上标定和起始位指示灯亮起，如果没有亮起，回到步骤1。操作台手/自动打在手动上，机旁箱集中/机旁开关选择到机旁，按下单剪切按钮，飞剪将会进行剪切，如果要停止剪切，将集中/机旁旋钮打在中间位置。b 机旁箱选择集中时，可以从主操作台上进行单剪切。3)自动模式a 确认已标定和起始位指示灯亮起，操作台3#飞剪自动/手动选择开关选择自动，同时画面上显示飞剪处于自动状态。b 根据轧制规格，从画面上选择飞剪剪切方式回转或曲柄，再选择哪一架轧机作为末架，此时飞剪将自动测量末机架线速度c 设定剪切长度，分别设定首刀长度，第二刀长度，以及倍尺长度，飞剪将会根据末机架码盘自动测长剪切。4)更换剪刃码盘a 更换剪刃码盘必须在6RA70断电的情况下操作，更换完成后，上电，将飞剪选择正爬，观察画面上的剪刃角度，剪刃转一周，剪刃角度显示将从0增长到360，如果选择反爬，剪刃角度显示将会递减。否则请检查码盘接线。b 将剪刃爬行到剪切位，即剪刃对剪刃位，然后调整剪刃码盘，使剪刃角度显示为0度，固定码盘。飞剪选择爬行，每次剪刃到剪切位时码盘显示都为0度。（七）轧线辊道控制轧线辊道共有四段，分别为两端出炉辊道，一段中轧后辊道，一段精轧后辊道，四段辊道各用一台西门子MM440变频器控制。变频器与辅助PLC通过DP网通讯，从而实现对四段辊道电机的远程监控。启动条件： 上位机线速度已设； 控制柜已送电，风机已启动。 开关箱开关已合。准备就绪后，画面上相应辊道变为绿色闪烁，表示已可以启动，启动后颜色变为常绿。启动方式： 1,画面启动：在辊道操作画面上左键单击台面/画面允许启动，显示画面允许启动时，即可点击画面上的启动、停止钮进行辊道的启停。 2,台面启动：在辊道操作画面上右键单击台面/画面允许启动，显示台面允许启动时，即可相应操作台上进行辊道的启停，正反转操作。说明：出炉操作台T02的出炉区需打在手动位置，