铝业23辊矫直机电控方案20120220

1、 23辊矫直机组自动化控制设备技术方案及报价*有限公司二一二年二月目录一、概述21.设计原则22.标准规范23.环境条件24.电压等级25.电气接口信号36.接地系统3二、范围3三、控制系统方案41.系统配电42.直流调速传动43.交流工频传动54.自动化控制方案5四、机组控制功能概述81.与上位机进行通讯82.与调速器、检测元件等进行通讯83.多辊矫直机控制84.速度基准及全线张力方案85.联锁控制96.液压、气动系统控制97.其它相关工艺要求控制9五、控制元件选型9六、供货设备（柜、台、箱具体尺寸和数量设计为准）9七、工程进度10八、质量保证10九、技术培训和服务10十、资料交接12十一、

2、质保期13一、 概述1. 设计原则自动化系统设计原则是保证系统完整、先进、可靠并适用的原则，并有利于以后维护和扩展。另外，对于工艺设备预留的功能，自动化系统也有相应的预留功能。机组的自动控制系统采用电仪一体化的控制系统。设备选择以先进、经济、实用、可靠为原则，选用质量可靠、性价比高、技术先进的设备及元器件，以满足工艺运行操作的要求，确保生产的产品质量好、技术经济指标先进。电控设备元器件选型原则：一般的电气元件、检测元件和控制装置可采用国产设备，关键的电气元件、检测元件、控制装置，均采用引进国外技术生产的产品或者国外进口元器件。对于以可编程控制器（PLC）为核心的自动化控制系统，采用操作站进行显

3、示和操作的控制方案，并有多幅模拟画面显示整个机组的生产状态和设备运行情况。2. 标准规范如果没有单独另行规定，供货和服务符合相应适用的规定，或符合同等的安全要求。ISO (国际标准化组织)IEC (国际电工学会)DIN (德国工业标准)VDE (德国电工学会规范)GB (中华人民共和国国标)3. 环境条件海拔高度<1000 米室外环境温度-2745 °C电气传动室环境温度535°C计算机室环境温度1530°C室内相对湿度(不凝露) 3080 %4. 电压等级供电中压 交流三相10KV/6KV ±10%供电低压 交流三相400V/230V ±

4、;10%控制电压 交流单相220V信号电压 直流24V交流频率 50Hz 5. 电气接口信号数字量输入 DC24V数字量输出 DC24V模拟量输入 ±10V/4-20mA/±20mA模拟量输出 ±10V/4-20mA/±20mA脉冲输入 “0”signal 0-4V “1”signal 20-30V电流环接口 20mA6. 接地系统(1) 动力配电系统接地方式10KV 供电系统: 需方确定380V 动力电源及MCC: 直接接地VVVF 动力电源： 直接接地380/220V 动力电源： 直接接地照明电源： 直接接地(2) 接地系统分类接地系统分类见下表。表

5、1：接地系统分类接地系统名称接地电阻适用设备变压器中性点及屏蔽隔离4变压器设备金属外壳保护接地4配电柜、继电器柜、电磁阀柜、操作台等抗噪接地1VVVF、PLC、计算机及其外围设备二、 范围本合同包含如下范围：1.多辊矫直机主传动控制设备。2.多辊矫直机辅助控制设备。3.技术服务4.技术文件及资料5.相关电气设备控制系统培训。不包括以下内容：l 高低压进线配电、变压器和电源补偿。注:涉及原机组控制程序改动的要求甲方提供充足的技术资料或甲方自主完成。三、 控制系统方案 1. 系统配电用户电源引入机组电源柜,初步计算负荷约200KVA。在柜内分成2路380V三相四线电源，其中1路完成对主传动调速系统

6、配电,另1路完成对PLC及辅助交流电机控制柜配电。2. 直流调速传动2.1方案概述生产线直流调速设备均选用西门子公司的6RA70系列全数字直流调速装置。6RA70系列全数字直流调速装置主通道采用速度、电流双闭环结构，具有给定积分器、电流予控环节，励磁采用电势、电流双闭环结构。Siemens 公司的6RA70控制装置是以带协处理器的16位微处理器为基础的全数字控制系统，其基本结构是电流内环，速度外环的双闭环调速系统。该控制系统还有速度调节前馈（预控）、电枢电流调节前馈和励磁电流调节前馈功能，从而保证调节系统在电流断续和连续、弱磁和不弱磁时都有同样的动态性能。6RA70控制系统还有自优化和自诊断功

7、能，从而大大减轻调试和现场维护人员的工作强度。利用6RA70强大的S00软件功能在主传动控制系统中我们还能够组态数字式负荷观测器，利用观测到的负荷力矩可以提高系统微张力控制的精度。在以上控制系统中，6RA70全数字直流调速装置中都配有CBP2通讯板，可接到PROFIBUS-DP网上。上级PLC可通过DP网下达设定值或指令，传动装置也可将有关数据和运行状态通过DP网报告给上级PLC。2.3主直流调速传动装置参数（以最终机械设计为准）序号设备名称电机功率(KW)数量(台)装置选型控制方式1多辊矫直机直流调速14416RA7085-6DV62+CBP2 4QVVVC3. 交流工频传动机组交流不调速电

8、机如液压站电机、循环泵、穿带电机、风机等采用直接起动控制方案，接触器等元件在柜内底板上直接安装,PLC直接采集交流电机工作信号。初步的定速传动电机清单（以最终机械设计为准）序号名称功率电压数量备注1矫直机辊缝调整5.5KWAC380V2MM440控制2矫直机倾斜量调整0.18AC380V13矫直机下支承辊调整2.2KWAC380V74润滑电机1.5KWAC380V14. 自动化控制方案4.1方案概述根据生产线设备构成及工艺要求，本方案的控制系统总体构成原则描述如下：l 生产线的自动化控制分为两部分：传动控制和基础自动化（包括人机界面HMI）。传动控制包括全线所有交流调速电机和交流工频电机的传动

9、系统。基础自动化包括各区控制系统、检测仪表系统、监控系统及在线风、水、油、气等介质系统等。l 在基础自动化中,基础自动化和人机界面HMI之间采用交换机作为网络交换设备，基础自动化的控制系统与传动系统、检测系统的信息交换采用PROFIBUS现场总线和点对点等方式。l 基础自动化系统构成：基础自动化级主要由SIEMENS公司的SIMATIC S7-300控制器构成。l 人机界面HMI构成：HMI监控站由性能可靠的工业控制计算机和监控软件组成，本方案的监控软件采用SIEMENS公司的WinCC监控系统产品，采用客户/服务器结构。 l 为满足生产线多种控制要求，可根据现场情况变化通过编程设备随时更新系

10、统控制程序。4.2 PLC选型原则自动化系统选用1台西门子公司生产的S7-300系列PLC，型号为CPU315-2DP，配置CP343-1通讯板，现场配主操台，配备ET200M远程终端。4.3操作台及操作盒l 操作台：实现包括机组参数输入，显示，存储，多辊拉矫控制，辅助设备控制等功能，安装分布式I/O模块。机组HMI监控系统位于主操作台，硬件采用高性能工业计算机，软件采用WinCC。用于操作人员对机组的一些生产工艺参数的设定及设备的控制及监控，机组故障报警显示。包括延伸率显示、电流显示，速度显示，张力显示等。延伸率，张力等采样（采样周期2S）曲线显示，历史数据的记录。各段设备点动速度设定及方向

11、选择。WinCC视窗控制中心系统具有各种有效功能用于控制自动化过程，也可以很容易结合标准程序或用户程序生成人机界面，是结合SIEMENS公司在过程自动化领域中先进技术和微软技术的强大功能平台。可以清楚地将生产过程中发生的事情显示出来并按顺序记录及输出。以下是初步的HMI参数表，设计阶段更新：- 机组速度- 来料宽度- 材料厚度- 矫直机主电机电流- 矫直机主电机转矩- 张力辊电机电流- 张力辊电机转矩- 多辊矫直机上辊盒压下量- 多辊矫直机上辊盒倾斜量- 多辊矫直机下辊凸度- 各限位开关及接近开关的状态信号指示- 各接触器通断信号指示4.4 PROFIBUS-DP网现场总线采用PROFIBUS

12、DP网。PROFIBUS是低、中性能的功能强大的现场总线。可保证按该标准生产的其它供货商的部件的连接开放性。PROFIBUS 采用主/从令牌传递方式访问总线。主动和被动站之间是有区别的。只有主动站能接收令牌，亦即发送数据权限在规定时间内从一个主动站传送到下一个主动站。网络系统自动地检测一个站是否已脱开连接或一个新站是否已连接到网络上。机组下列设备接到PROFIBUS-DP网：主站设备：CPU315-2DP从站设备：控制单元(CUVC)PROFIBUS-DP网技术参数如下:传输介质：屏蔽，双铰电缆，光纤电缆传输形式：串行传输数据传输速率：9.6 kbits . 12 Mbits/s，可选最长距离

13、：9.6 km最多站数：127访问方式：令牌传递从属主/从方式4.5 ET200M远程终端远程终端是集散控制系统分散控制集中管理的现代控制思想的最佳体现，作为PROFIBUS-DP网的一部分，远程终端就近采集现场信号，并通过网络与CPU交换数据。生产线远程终端选用西门子公司的ET200M。根据现场要求，现场远程初步配置如下具体数量如下：主操台 1台现场远程具有以下要求： 5 % 备用D I/O 5 % 备用A I/O 10 % 备用槽 靠近传感器和执行器位置装设，现场按位置对远程I/O 分组 中央处理器和远程I/O 站通过双绞屏蔽线电缆连接 在带电和信号电缆连接情况下还能方便更换模块 带计数器

14、、计时器和比较器的智能模块 带有编码的插头：在更换模块时为避免错误，母线单元和模块都有“锁定键”编码系统，因此，不可能插入错误的模块远程I/O 固定装在端子箱或台上4.6 工业以太网由于机组自动化系统处理的数据量增加，如显示数据，测量值，过程计算机数据，从前的网络拓朴结构的性能达到了极限，因此，为了解决这个性能问题，要使用交换机(SWITCH)功能的新网络拓朴结构。新的SWITCH 技术只将具体数据发送到被选定的子系统。此外，用100Mbit/s 高速端口可克服客户机/服务器应用方式中的传输率瓶颈。工业以太网（ISO）和TCP/IP 协议在新的SWITCH 技术中可并行传输。所供的网络部件是一

15、个产品系列，可集中管理。工业以太网采用光纤链路将操作室、电气室连接起来。四、 机组控制功能概述5. 与上位机进行通讯工业以太网，使用通讯模块CP343-1：- 10/100M bit/s 自适应全双工连接，可自动切换- 可用于ITP、RJ45 和AUI 的全球连接- 带有ISO 和TCP/IP 传输协议的多协议方式6. 与调速器、检测元件等进行通讯PROFIBUS-DP总线 - 网络通讯速率：1.5Mbit/s - 最大站地址：126 7. 多辊矫直机控制具有矫直机快速辊缝校定和快速换辊功能；具有矫直机辊缝和倾斜调整功能；辊缝及倾斜采用位移传感器直接测量显示。矫直机辊缝具有自动到零位、到设定辊

16、缝、到穿带辊缝等功能；具有矫直机下凸度调整功能；自动或点动。凸度由液压伺服缸内置的位移传感器检测及计算。矫直机下辊凸度、上辊倾斜量、辊缝在换辊或辊修磨后可以重新标定，每套辊盒的标定参数自动存储；再下次使用时可以直接调用。矫直机下辊凸度、上辊倾斜量、辊缝具有配方功能，可根据材料、板宽、板厚、缺陷种类自动预设。8. 速度基准及全线张力方案收卷机速度为基准。9. 联锁控制机组的运行控制主要包括：点动：在低速条件下，机组上的每个传动设备单独的正反转。 穿带 机组启动时，所有传动设备同步启动，并同步加速到预设定的穿带速度。 运行机组的所有传动设备同步启动，并同步加速到预设定的运行速度。 保持机组的所有传

17、动设备维持当前的运行速度。 正常停车以一定的减速度通过再生制动将所传动设备减速到零，并在减速过程中维持速度与张力的关系。正常停车时间20秒。急停以允许的减速度在最短时间内，将所有传动设备减速到零，制动时间暂定为6秒，5秒后所有抱闸投入。 故障急停当开卷机装置、卷取机装置、整流单元，主开关故障，电网绝缘故障时，机组速度、张力给定立刻回零，抱闸如有则立刻抱住，所有接触器立刻断开，液压站立刻停止。10. 液压、气动系统控制11. 其它相关工艺要求控制五、 控制元件选型直流调速器西门子6RA70原装PLC西门子S7-300交流接触器、断路器、空气开关正泰工控机研华转换开关、按钮、指示灯施耐德继电器欧姆

18、龙六、 供货设备（柜、台、箱具体尺寸和数量设计为准）12. 直流调速柜序号设备名称数量(台)1矫直机主传动柜113. 传动基础自动化序号设备名称数量(台)1系统PLC柜12工控机13以太网交换机（8口）14DP总线插头 1套5通讯电缆1套14. 传动操作台箱序号设备名称数量(台)1操作台1七、 工程进度按项目总体进度。八、 质量保证供方保证其提供的设备是全新的、未使用过的、技术成熟的、采用一流工艺最新生产的，并在各方面完全符合有关标准及合同规定的质量、性能要求。供方保证提供的设备经过正确安装、合理操作和维护保养，能在设备寿命期内运转良好。在合同规定的质量保证期内，供方对其提供的设备由于设备设计

19、、工艺和材料的缺陷而造成的任何缺陷或故障负责。若出现上述情况，供方根据合同的具体规定及时予以解决。设备的设计和制造符合目前执行的国家标准全部指标。设计和制造的全过程，确保在ISO9001质量体系标准的控制内进行。制造所用的原材料和外购配件，确保为国家名优或进口优质产品。九、 技术培训和服务在技术设计完成后，可根据贵公司要求进行技术设计方案审查，供方将全面细致介绍系统原理，功能实现的具体方案等，在审查会后，供方专业人员传授全数字装置及PLC的基本理论和控制原理。在生产阶段，随时解决和解答在生产过程中的非正常现象，如现场需要，在交通允许的前提下，二十四小时内到现场解决问题。供方应对合同设备的调试、

20、操作、维修等方面对需方生产人员或管理人员进行必要的培训。具体内容见下表：序号培训内容计划天数培训教师结构培训地点备注职称人数1设备的技术介绍1技术工程师1用户单位2传动模块的技术培训1技术工程师1用户单位3现场调试过程的模拟实际操作，一般故障的排除与调试1技术工程师1用户单位4传动柜的调试、维护等技术培训1技术工程师1需方单位注：如果上述人天数不能满足本工程需要，供方可按需方要求追加人天数，且不增加费用。在合同设备现场安装、机械试车、投料试生产、性能考核及设备验收期间，供方将派出合格的技术人员到现场为需方提供相应的技术服务工作。包括，详细的技术交底，讲解图纸、工艺流程、操作规程、设备性能及有关注意事项等，解答合同范围内需方提出的技术问题，并进行必要的示范。供方应指定一人为供方的现场代表，全面负责本合同范围内技术服务及与之相关的工作，并与需方现场代表进行合作，共同协作解决合同范围内有关技术问题。具体内容见下表：序号技术服务内容计划天数派出人员构成备注职称人数1编写设备安装手册1技术部工程师12派制造部