达钢连轧自动化

四川省达州钢铁集团有限责任公司全连轧棒材工程 技术概要 四川省达州钢铁集团有限责任公司轧钢厂技术科 2002 03 11 Page 1 of 25 一 电气自动化系统概述一 电气自动化系统概述 本套全连续棒材轧机自动化和调速传动系统由两部分组成 其一 自动化部分 高性能工业微机 SIEMENS 可编程序控制器 PLC S7 300 S7 400 系列 其二 全数字直流传动控制装置 SIMOREG DC MASTER 6RA70 全数字交流传动控制装置 SIMOVERT MASTERDRIVE 6SE70 PLC 之间 PLC 与上位机之间构成局域网 以太网 PLC 与传动系统之间则通过 PROFIBUS DP 分布式网络进行通讯 整个自动化系统由三级控制系统和两层通讯网络构成 以上的系统配置是目前自动化系统中高档次的配置 1 1 1 1 三级控制系统三级控制系统 三级控制系统由人机接口 HMI 基础自动化系统和调速传动控制系统构 成 分别完成不同的控制功能 人机接口 人机接口 HMIHMI 人机接口 HMI 由三台高性能微机组成 主要实现自动化系统的人机接口 功能 包括 轧制表的输入 存储和修改 轧制参数的设定 轧制过程中各设备状态和电气参数的动态显示及工艺参数的人工调整 电气设备的一般操作及显示 故障报警与记录 生产报表的生成 存储及打印等 基础自动化系统基础自动化系统 基础自动化系统采用西门子公司最新型 PLC S7 400 300 及 ET200 远程站系 列产品 SIEMENS S7 400 系列产品功能强大 配置灵活 有如下突出特点 高速高速 在程序执行方面 极短的指令执行时间使 S7 400 在竞争中脱颖而出 CPU414 2DP CPU416 2DP CPU316 2DP 的参数特性 坚固坚固 即使在恶劣 不稳定的工业环境下 全封闭的模板依然可正常工作 无风扇操作降低了安装费用 在运行过程中 模板可插拔 功能完善 强大功能完善 强大 允许多 CPU 配置 功能更强 速度更快 同时 配有品种 齐全的功能模板 充分满足用户各种类型的现场需求 四川省达州钢铁集团有限责任公司全连轧棒材工程 技术概要 四川省达州钢铁集团有限责任公司轧钢厂技术科 2002 03 11 Page 2 of 25 强通讯能力强通讯能力 分布式的内部总线允许在 CPU 与中央 I O 间进行非常快的通讯 P 总线与输入 输出模板进行数据交换 K 总线将大量数据传送到功能 模板和通讯模板 一些 CPU 装备了 SINEC L2 DP 接口 保证了对分布式 I O 进行快速数据交 换 强大的通讯模板允许点对点通讯 并可用工业以太网进行通讯 ET200M 是一个模块化的 I O 站 具有 IP20 的保护等级 它可以采用 S7 300 可编程控制器的信号模板和功能模板进行扩展 由于它可连接的模板范围 很广 因此 ET200M 适合于完成特殊的和复杂的自动化任务 ET200M 是 PROFIBUS DP 现场总线上的一个从站 最大的传输速率是 12Mbps 基础自动化系统基本配置基础自动化系统基本配置 基础自动化系统由三台 PLC 完成全部自动化控制功能 不包括加热炉燃烧 控制 三台 PLC 分别控制 PLC1PLC1 S7 400S7 400 上料台架 入炉称重装置 升降挡板 出钢机 钢坯剔 除装置 1 飞剪前后导板 1 飞剪剪切 2 飞剪前后导板 2 飞剪 剪切 炉区及轧线液压 润滑系统控制 物料跟踪 逻辑联锁 PLC2PLC2 S7 400S7 400 从 1 18 轧机传动系统的速度级联控制 速度冲击 补偿 微张力控制 活套控制 轧机的换辊控制 水冷控制 水冷 段变频辊道 轧件跟踪 故障的检测 报警 联锁及与相应介质系 统的信号交换 PLC3PLC3 S7 300S7 300 三段冷床输入辊道 冷床动齿条 卸钢装置 精整区辊 道及输送机动作控制 整个控制系统配置 见附图 调速传动控制系统调速传动控制系统 电气传动采用西门子公司全数字调速系统 直流传动采用 SIMOREG DC MASTER 6RA70 系列全数字调速装置 交流辅传动采用 SIMOVERT MASTERDRIVES 6SE70 全数字矢量控制变频调速装置 它们的特点如下 全数字控制系统性能好 可靠性高 可以满足高动态品质与高调速 精度的要求 软件模块化 硬件标准化 拥有灵活多样的软件模块 可以满足各 种不同控制的要求 具备调速系统最佳控制性能的自动优化功能 可以对电流环 速度 环 励磁电流环以及磁化曲线等内容进行优化 全数字装置还提供了对传动系统完备的监控保护与故障自诊断功能 WINDOWS 界面下的 SIMOVIS 功能软件用于调试 下装和上读参数等 还具有示波器记忆功能 对于调试更加方便 方便快捷的通讯联网形式 可以与自动化系统联网通讯 进行参数 的设定和各种信息的交换 PROFIBUS CAN 总线等 速度调节精度 模拟反馈 n 0 1 数字反馈 n 0 01 四川省达州钢铁集团有限责任公司全连轧棒材工程 技术概要 四川省达州钢铁集团有限责任公司轧钢厂技术科 2002 03 11 Page 3 of 25 传动系统配置 见附图 1 1 2 2 两层通讯网络两层通讯网络 自动化系统通讯网络分为两层 自动化系统通讯网络分为两层 第一层 第一层 人机接口与 PLC 之间及 PLC 彼此之间联成以太网 实现彼此的信息 交换 通过以太网 把轧制工艺参数设定值和对电气设备的操作从人机接口传 送到各 PLC 把各设备的状态和工艺 电气参数及故障由 PLC 收集送到人机接 口的 CRT 显示 PLC 彼此之间也通过以太网实现控制信息及数据的传送 第二层 第二层 PLC 与各自的远程 I O 站之间和调速传动之间采用 ProfiBus DP 通讯网络 PLC 把设定参数和控制指令传送到各调速传动系统 并收集各调速 传动系统的状态和电气参数送到人机接口的 CRT 上显示 两种网络的主要性能 两种网络的主要性能 以太网以太网 一种总线型局部网络 采用 TCP IP 协议 它可连接各 PLC 与工作站 使 之交换信息 其主要特点如下 数据传输率可达 10Mbps 网上工作站数最多 1024 个 传输介质超 5 类绞线 拓朴结构星形 信息协议帧 或包 的大小可变 64 至 1518bytes 以太网的性能指标介于远程网和多处理机之间 它主要用于办公自动化 分布式数据处理 终端访问以及其它高速 突发式信息交换系统 ProfiBusProfiBus 网网 ProfiBus 网是一种实时 开放性工业现场总线网络 它的特点是 使用数字传输 易于正确接收和差错检验 保证了数据的可靠性和准确 性 有利于降低工厂低层设备之间的电缆连接成本 易于安装 维修和扩充 能及时发现故障 便于及早处理 它的最大优点是具有充分利用智能设备的能力 ProfiBus 网网卡的通讯协议符合欧洲标准 DIN19245 中的第 1 3 部分 即 ProfiBus DP 协议 该标准允许少量数据的高速循环通讯 因而总线的循环扫 描时间是极小的 在特定环境下总线通讯时间可小于 2ms 这些优点完全归功 于以下几个方面 一个优化的 ProfiBus 信息服务于子集的构造和提高了数据传输速率 高度的容错性 数据的完整性 标准信息帧结构 在操作中可自由地访问每个站 ProfiBus 网基本数据如下 数据传输速率1 5Mbps 网上工作站数最多 32 个 四川省达州钢铁集团有限责任公司全连轧棒材工程 技术概要 四川省达州钢铁集团有限责任公司轧钢厂技术科 2002 03 11 Page 4 of 25 传输介质双绞屏蔽电缆 数据传输方式主 从站令牌方式 二 人机接口 二 人机接口 HMIHMI 人机接口配置三台高性能工业微机操作站 其中两个操作站放置于主操作 台 AOS3 上 另外一个操作站放置于主电室 图形软件采用 WINCC 监控软件 具有实时监控 历史趋势图 报表 故障 信息 良好的人机界面 丰富的图形库 过程控制功能块 数学函数等功能 2 2 1 1 主要功能主要功能 主操作室主操作室 AOS3AOS3 上两个操作站上两个操作站 主要用于 在线的轧制表 生产报表 故障报警的存贮 显示和打印 工艺参数的预设定和修改 主轧线模拟图及轧线跟踪画面等 轧线各参数的动态显示 其中包括轧机速度 轧制负荷电流 微张力 活套套高的动态显示等 主操作台操作站主要功能和画面有 轧制表的存贮 修改和打印及管理 生产报表的生成 存贮 显示和打印 冷却程序的生成及管理 故障报警信息的显示与打印 工艺参数的预设定及修改 包括 级联速度设定 冲击速降补偿设定 辊径设定 活套高度设定 微张力控制张力系数设定 飞剪切头 切尾长度设定 飞剪切头 切尾速度超前率设定 变频辊道速度设定 轧制过程状态显示包括 主传动电流和速度的直方图和趋势图 活套高度基准值和实际值的直方图 各电气设备的就绪 运行 停止和故障画面 故障报警画面 显示画面的主菜单和子菜单 帮助画面等 电气设备的一般操作 主要为轧制开始前的操作 主要包括 各调速传动系统的合 分闸 启动 停止操作 介质系统的方式选择及设备启动 停止操作等 主电室操作站主电室操作站 可以显示主操作台操作站的全部画面 但不能进行参数修改和操作 供电系统单线图及各电气设备的状态 合 分闸 就绪 故障 运行 四川省达州钢铁集团有限责任公司全连轧棒材工程 技术概要 四川省达州钢铁集团有限责任公司轧钢厂技术科 2002 03 11 Page 5 of 25 停止等 各电气设备的故障信息 包括故障内容 产生时间 解除时间等 各通讯网络的工作状态和故障诊断等 2 22 2 操作站配置及性能指标操作站配置及性能指标 CPUPIII 1G 内存256MB RAM 显存 16MB 硬盘4020 GB 软驱1 44M 3 5 光驱48 倍速 操作系统Window NT 图形软件WINCC V5 0 网络接口以太网卡 3C0M 905B CRT21 英寸 打印机 2 台 三 三 基础自动化控制系统基础自动化控制系统 基础自动化控制系统由三台 PLC 构成 其中轧线 PLC 模板之 CPU 均为 SIEMENS PLC 目前最高性能配置 完全能够满足轧线控制系统需要运算速度快 存储容量大 实时性强的要求 其中 CPU416 2DP 主要性能参数如下 运算速度 语句 K 0 1ms 负载存贮器 内装 0 8MB RAM 可扩充 64MB 中间位存贮器 16KB 从 MB0 到 MB16383 计数器 512 定时器 512 MPI 接口 全局数据量 64 字节 包 16 包 周期 总 I O 地址区 1K 1K 字节 数字 I O 8192 字节 模拟 I O 512 通道 每个 CPU 的 DP 线 4 以太网卡 可以 3 3 1 1 主要控制功能主要控制功能 1 PLC1 控制功能 PLC1 承担有关炉前 炉内 炉后设备控制 粗中轧区介质系统控制 其主 要控制功能有 上料台架控制 入炉辊道控制 钢坯称重 剔除装置及炉门升降控制 四川省达州钢铁集团有限责任公司全连轧棒材工程 技术概要 四川省达州钢铁集团有限责任公司轧钢厂技术科 2002 03 11 Page 6 of 25 出炉辊道控制 炉区 轧线及精整区介质系统控制 1 飞剪前后导槽动作控制 1 飞剪切头 切尾 碎断控制 2 飞剪前后导槽动作控制 2 飞剪切头 切尾 碎断控制 物料跟踪 设备间逻辑连锁 故障报警等 2 PLC2 控制功能 PLC2 负责粗轧机至精轧机有