热连轧机组电气自动化控制技术方案设计.docx

热连轧机组电气自动化控制技术方案设计针对70Omm热连轧机组生产工艺要求，对其电气自动化控制进行方案设计：选用西门子6RR70系列全数字调速装置，西门子S7.400P1.C进行系统控制，组成二级网络控制：并刚述了精轧电气控制速度主令控制方式，提出了控制方案.1、工艺设备要求1.1.生产线示意图ft*2ftff1.5'JS6纠XM日80不可里幄汽出I2Oi1.1.电轧根球无飞咻M机1ZM,，密机电tKM*4<*4Wtt-1. 2.生产线功率要求及控制要求1.1.1、 工艺要求：坯420660X165180:出口成品:560-700X2.0-5.0;成品速度：10ms1.1.2、 要求生产线上各工序都有控制接口1.1.3、 除鳞：高压水位旋转水1.1.4、 26组辘道：3.2KW.26个异步电机1.2. 5、5道可逆轧机750(二辐):立短.低速直流电机450KW(O60720)平根，低速直流电机5000KW(O60120)或2个2500KW1.2.6、 56组辄道：3.2KW;56个异步电机1.2.7、 滚动飞剪:低速直流电机480KW1.2.8、 不可逆轧机：立辘,高速直流电机250KH(06001200)平辐（12辘径：二辐650Q2200KW（2个）（34轻径：四轻650,320）:2200KV（2个）（58辑径:四轻650,320）:2000KV（4个）活套电机:22KW直流电机,7个1.2.9、 120组福道:1.2KWj20个异步电机1.2.10、 收卷：低速直流电机：160KW,2个；最大单卷5.2吨，芯子80012001.2. 11、液压AGeAPC1.2.12、 生控室与操作台：两级网络2.总则2.1前言根据用户对700E带钢热轧连就机组基本的工艺控制要求，编写本初步电气自动化控制技术方案。2.2技术方案原则本电气控制技术方案“采用先进、成熟、安全、可靠并经济节能的控制技术，系统自动化程度达到二十一世纪初先进水平”为F1.标，编写本技术方案。在技术方案的制定及系统的配置中，既考虑到整个系统的先进性，使该项目建成后具有二十一世纪初国际先进水平，又充分考虑到系统配置的实用性及可升级性，尽量节省项目投资，使整个系统具有优良的性能价格比。2. 3电气方案环境 环境：室内 安装高度：海拔W1600M 湿度：5%-95%,非冷凝 存贮温度：-40°C至+40°C 操作温度：电机040°C控制系统070°C操作系统0-40°C 电压波动：±10%额定值 领率波动：±3%额定值3. 700三热轧连轧机组生产工艺及控制过程3.1、 板坯从加热炉前由传送的道和平板推钢机送入加热炉，加热完成的板坯由出口处推钢机或步进梁出钢机放入除鳍前恨道。板坯经除毓和温度检测后进入粗轧机。5道次可逆轧机控制考虑上下检两台电机（2*2500KM'）单独传动，咬钢和抛钢以及轧制的过程控制，在这里就不详细描述了，主要对精轧控制部分加以详细阐述。3.2、 精轧机组所控设备描述精轧区控制的主要设备仃平9昆8机架、电动活套7台（套高控制）和1架立低。8架精轧机各自分别由台直流电动机（2200KW,2000KW两种容量的电机）进行驱动。根据轧制品种的需要，每台轧机可选为轧制/空过。在实际轧制过程中，轧机按照规定的速度匹配关系，轧制不同规格的带钏。7台活套各自分别由一台直流电动机（22KW,轻惯量力矩电机）进行驱动。在带钢轧制过程中，对活套进行套量（活套高度）及小张力控制，以避免堆、拉钢现象。压下装置，本技术方案中对压下系统装置以液压控制加以描述，8架轧机每架2套液压缸并由内安装的位移传感器进行压卜擢控制（AGd3.3、 精轧机组所控设备位置检测元件脉冲发生器：用于轧件跟踪，位置检测，速度反馈；8架精轧机分别各自装备一只。轧机压头（1.OADCE1.1.）.用于检测轧机轧制力，8架精轧机各自分别装备两只。由电控装置送绐P1.C信号井进行控制。压下装置位移传感器，8架精轧机每架2套。3.4、 生速度线联系统（精轧机架的速度主令控制）3.4.1、 秒流量:方程为了保证轧制过程的正常进行，必须使得在单位时间内通过各机架的金属流拉相等，即各机架上轧件的横截面积与金属流动速度的乘积相等，即为：B1.h1.v1.=B2h2v2=UBihiVi=常数式中Bi第i机架出口处带钢的宽度hi-第i机架出口处带钢的国度Yi第i机架出口处带钢的速度i=1.,2,3,.,11在实际生产过程中，由于带钢的宽度与厚度之比值很大，明以认为带钢在各机架上的宽度不变，因此，秒流量公式可简化为：h1.v1.=h2v2.=hivi=常数速度设定一般由过程计算机根据轧制工艺状况，以及设备能力情况，按照负荷分配得到各机架出口厚度，并根据终轧温度确定末机架出口速度Vn后，用秒流量方程反推出各机架速度设定值。由于带钢在轧制过程中存在前滑，带钢速度与轧轮速度之关系如卜ZVi=Voi（Hfi）进而，Voi=hn*（1.+fn）*Von/（hi*（1.+fi）式中fn一末机架的前滑值fi-第i机架的前沿值VOi一笫i机架的轧根线速度Von一末机架的轧轼线速度秒流量方程仅仅适用于稳定轧制状态。在实际轧制过程中，要保持各机架的“秒流后”相等，会受到很多工艺因素制约，况且各工艺参数之间还存在比较红杂的关系。当对机架间活套进行调节时，各机架的杪流吊:便不再相等。3.4.2、 轧机主速度设定热连轧精轧机组主速度系统由速度整定及速度调节两部分构成.速度整定用于穿带前将各机架速度调整到设定值，而速度调节则是穿带后的动态调节，各机架间的速度级联便是速度调节部分的一个重要功能。卜图为精轧机组主速度系统的功能框图。主速度的第定及调节由速度主令控制程序完成。主速度整定在下列不同情况下采用不同的斜率：1）正常从停止状态到某一速度运行时2）换规格时，从某一速度值修正到另一速度设定值3）正常停车4）紧急停车5）快速停车100O混令系数.活套高度闭环3.4.3、 轧机主速度调节速度调节包括手动微调、活套高度闭环调节、AGC调节补偿以及下游机架的级联补偿。如此，第i机架的速度调节量可用下式来表达：Vi=ViR+ViAGC+Vi1.C+Vis式中AViR人工速度精调量ViAGC-AGC速度补偿量Vi1.C一活套高度闭环调节量Vis一下游机架来的级联调节量i表示第i机架（i=1.的（n-1.）n为末机架。末机架的速度作为基准值而不调节，调节时的级联方向是卜游向上游机架进行，即所谓逆调。稳定的精轧出口速度对于轧机与卷取机的匹配和终轧温度的控制均为有利。在实际控制过程中，每个控制周期均按照轧线的逆流方向逐机架计算级联地，以保证各机架级联调节信号无滞后地进入各机架速度输出中，以保证轧制过程的稳定性.3.5、 活套控制3.5.1、 活套功能描述该热连轧系统共有7套活套器，分别位丁W架桥轧机之间，用丁带钢的张力控制.每个活套器由1台直流电机驱动。由于在轧制过程中，精轧机主传动系统总是存在着咬钢时的动态速降，在秘定轧制阶段乂总是存在若各种干扰,不可能始终保持各机架之间良好的速度匹配关系。活套机构就是为了检测到这些偏差，枪测到机架间的活套量进而吸收这些活套量，使得生产正常、稳定。3.5.2、 活套控制基本功能1）活套的连锁和顺序控制2）活套起套时的位置控制、软接触控制3）活套落套时的小套控制、软着陆控制4）带钢微张、恒张的张力控制5）活套手动起/落套控制6）轧制过程中相关数据监控7）活套位置检测8）故障检测并报警活套控制主要包括活套起/落套控制、活套张力控制和活套高度调节（在PIQ2中实现）.根据轧件在精轧机组中的轧制过程一般是按咬钢、形成连孔、建立连轧张力、稳定连轧、抛钢的顺序进行，活套控制分为三个基本阶段：起套至带钢张力形成、活套小张力连轧（高度闭环控制八落套阶段.3.5.3、 I、起套并开始形成张力起套至带钢张力形成阶段主要是指带钢头部被轧轻咬入开始，一直到带钢在机架之间建立张力之前的阶段.在整个连轧过程中，这段时间很短，约为1秒钟左右。轧件在此阶段有以下几个特点：轧件在咬入阶段，轧机受到轧件冲击教荷作用会产生动态速降：由于有动态速降导致产生定的活套量：活套起套控制要求具有快速性和软接触带钢特性。3.5.4、 5.2.2,小张力连轧阶段它是指带钢被轧辐完全咬入之后，并在机架之间已建立起小张力，而已处于程定连续轧制的阶段。该阶段所占的时间，约为整个连轧时间的95%以上.此阶段活套轮的摆角，在活套高度调节器的作用下，使其在所规定的工作角度范用内波动。作用于带钢上的张力围绕给定的张力值，也作相应的微量波动。活套工作过程中张力大小、张力波动，都会直接影响轧制状态桎定性、影响轧制力大小，进而影响带钢厚度。3.5.2.3,落套阶段落套阶段是指活套从接收到来自于跟踪的落套命令到活套下落到零位这阶段。在这阶段,为了避免带钢发生甩尾和减轻活套下落造成的机械冲击，该系统采用软着陆控制策略.，3.5.5、 活套的工作机制3.5.6、 I、起套软接触及落套软着陆控制活套起落套时传动系统采用电压环控制，稔定运行时传动系统采用张力外限幅控制.活套在下游相邻有效机架咬刑后，全速起动（最大加速度、电流给定最大限幅值）、软接触带钢、建立小张力。先进行APC控制，达到某角度时，进入微张力控制，完成软接触带钢控制，直至活套达到设定角度：此后使用过程计算机设定张力作为传动电乐环外限幅控制,活套将进入小张力控制阶段。在带钢尾部离开n-2机架时，首先降低活套设定角度，进入小套控制阶段，仍维持恒张力控制：n-1机架抛钢时，本架活套落套，活套小套控制可以避免发生甩尾、卷尾事故.落套时传动系统采用电压环控制，并采用传动系统圆角化处理，以实现落套时的软着陆控制。3.5.3.2,活套张力控制A.动态张应力从活套轻、活套支持器的结构和运动轨迹来看，活套轮直接同热连轧过程中的高温带铜接触.且是绷紧带弱使之产生并保持恒定小张力,使活套的动作具有一定的独特性。活套张力控制过程中，活套电机产生的扭矩使活套他紧贴在带钢的下表面，将活套轮绷紧带促使之产生设定的张力.活套根本身是自由轴.随带钢的前进而转动并起石传递张力的作用。在带钢正常连轧过程中，带钢长度（食砧）的变化是活真柜上下摆动的根源，活莪支持器的上下摆动经活套机械的减速机（此时为相速机的运行方式）传递绐活套电动机，使之产生正传或反转。因此在热连轧过程中，活套短是主动方，活套电动机是被动转动的.B、活套张力控制在轧制过程中，由于各种因素的影响导致活套用变化,作为水平分力的张力也会随之发生变化.控制系统根据角度变化,调节总力矩的给定值，以保持张力不变。活套示意图及力矩计算如下：活套总力矩T1.:张力矩T2:活套支掠的带铜重盘所产生的重力矩T3:活套自重不平衡力矩Tx2TR×sm(CoSG-22mmm:Jongi:Gom:907>g.COSa+1.C0S)×B×h××RC0ST3=1.wC0s8容流机电mww:Jo哂9)m9)上式中，因为a和b不能在线测量，需将其转换为对活套角q的表达式。Rsine-11+raarct-«-_-1.i+Rcs6RSm8-I1+r"电厂不无嬴考虑到活套*昆基本位于两机架的