20輥軋機電氣控制系統介紹

分類：技術教程日期：2007-11-15 00:00:00

一系統概述

某冷軋不銹鋼板廠采用西門子S7 300系列的315-2DP控制器作為主控制單元，安置于主操作臺上作為主站，采用2套西門子ET200 遠程站作為從站，安置于前后兩個操作箱內接受現場操作工控制指令。ET200遠程站與CPU315－2DP主站之間采用PROFIBUS現場總線連接進行通訊。軋機采用前卷取、后卷取、主軋三臺直流電機完成整個不銹鋼板的張力軋制。直流電機采用西門子6RA70直流調速器進行控制，控制器與CPU315－2DP之間采用PROFIBUS現場總線通訊。

同時還為此軋機配置了一臺平整機，電器配置完全相同，只在功能，電機功率等參數上與主軋機略有不同。

二系統要求

1．采用西門子6RA70直流調速器作為電機控制單元，調速器可以獨立采集安裝于電機上的編碼器讀取的數據，安裝于軋機上的張力傳感器讀取的數據，作為基本參數高速運算得到當前系統所實際需要的張力，控制直流電機讓其達到需要的張力。

2． PLC控制器控制液壓，壓下，潤滑，等外部設備，同時將操作工設定的數據實時的通過PROFIUBS現場總線傳輸給6RA70直流調速裝置。

3．采用油馬達，利用液壓裝置實現對軋機機心的壓力控制，采用上，下各10個軋輥相互之間的擠壓力實現對不銹鋼板的軋制。

4．甲方要求軋制線速度，主軋120M/分，平整 90M/分。

5．該設備為國內首家自發研制的20輥軋機。

三系統配置與功能實現

根據現場實際情況和功能擴展要求，主軋機我們采用兩臺450KW的直流電機作為前后卷取電機，采用一臺1250KW的電機作為主軋電機，平整機我們采用兩臺250KW的直流電機作為前后卷取電機，采用一臺400KW的電機作為平整電機。采用西門子S7 300系列的315-2DP的CPU作為主控制器，采用ET200分布式I/O作為前后操作箱的控制裝置。

西門子S7-300、6RA70控制器、分布式I/O ET200，特點如下：

1．采用CPU315-2DP作為主控制器，利用CPU315內存大、速度快、支持PROFIBUS現場總線的特點，充分滿足軋鋼行業要求響應速度快，控制靈敏，要求復雜，現場施工簡單的要求；

2．采用遠程I/O方案，最大限度減少接線；

軋鋼行業要求控制器對操作工的操作指令有及其靈敏的相應速度，這就造成了現場操作箱按鈕密布的現象，隨之帶來的就是現場布接線非常復雜，采用遠程分布式I/O方式可以最大限度的減少接線。

3．采用觸摸屏作為現場實時數據顯示的人機界面，可以將當前操作工最需要得到的信息顯示出來，方便了操作；

4．采用6RA70調速器作為軋制電機的控制器，6RA70為西門子最新一代的直流調速控制器，具有內置高速算法，可以讀取外部模擬量，數字量，編碼器等信號的專用模塊，以及可以選擇配置各種通訊模塊的功能；

控制系統結構如下圖所示：

本控制系統從調速器方面可以分為三部分，第一部分為主軋電機，由一臺直流電機驅動，負責驅動機心的20個軋輥實現對鋼板的軋制，第二部分為前卷取電機部分，由一臺直流電機驅動，負責放卷，保證鋼板的張力，第三部分為后卷取電機部分，由一臺直流電機驅動負責收卷，保證鋼板張力。由于該軋機可以往復軋制，所以前后卷取的功能隨軋制方向的不同分別實現收，放卷功能。

系統網絡布置圖

1．主軋電機部分：主軋電機部分主要由主操作臺控制；

主操作臺上安裝一個PROFACE的觸摸屏，整體控制整個軋機系統，包括液壓，冷卻，潤滑系統。在整個軋機開始工作之前，由一個操作工在主操作臺上確認所有的設備全部具備運行條件，打開所有的液壓，潤滑，冷卻系統。在觸摸屏上輸入相關的參數，將控制權限交給位于前后卷取操作臺旁的操作工。

主要設定的參數如下：

l 前后設定板厚：在軋機的前后卷取電機處安裝了兩臺測厚儀，可以實時的檢測當前不銹鋼板的厚度，在整個鋼板寬面上等距離安裝了三個定位傳感器，可以實時檢測三個位置上不銹鋼板的厚度，PLC會實時的根據檢測到的板厚取平均值傳輸給直流調速器，作為電機當前出力的運算條件。由于軋機在軋制過程中板子被越軋越薄，以及測厚儀定位的誤差如果出現板厚計算錯誤則會導致電機出力的錯誤可能會造成機器的損壞，規定操作工在軋制當前道次之前，必須先設定一個基準板厚，如果實際板厚與此板厚出現較大偏差的話系統將自動的報警通知操作工處理。

l 前后卷徑：在開始軋制之前，必須由操作工實際測量并輸入此參數，直流調速器將以此參數來計算電機的出力。

l 高、低速軋制速度：軋機默認規定了兩級速度，當操作工開始軋制時必須從暫停或低速軋制開始，當從低速軋制開始運行時，軋機先以一個較低的速度開始軋制，操作工開始檢測各系統運行是否正常，如果各系統運行正常時，操作工按下高速軋制，軋機自動的提速，達到穩定的生產速度。

l 暫停、停止：軋機的操作臺上設置了暫停與停止兩各按鈕，當按下暫停時軋機停止運行，但是僅僅主電機停止運行，前后卷取電機一直處于出力狀態，這樣鋼板一直處于受力狀態。當按下停止按鈕后前、后卷取電機，主電機全部停止運行，鋼板處于松弛狀態。

l 復卷：

軋機提供復卷功能，當按下復卷按鈕后系統處于復卷狀態，此時軋機并不壓下，只有前后卷取電機處理，鋼板在前后卷取電機的收放卷過程中被重新纏繞，這是軋制前的必要準備工作。

2．前卷取電機部分：

前卷取電機旁有一個操作箱，內部安裝一個ET200從站，操作工可以在操作箱上控制軋制速度，以及軋制壓下量保證系統的運行的實時可靠性。

當軋機從后向前軋時該操作臺起作用，操作工可以在此操作臺上就近操作軋機。

3．后卷取電機部分：

后卷取電機旁有一個操作箱，內部安裝一個ET200從站，功能與前卷取電機操作箱完全相同，只有在軋機從前向后軋制鋼板時該操作臺起作用，方便操作工就近操作。

四使用效果分析

該控制系統經過2年連續運行，生產產品從原先的不銹鋼到現在的普鋼軋制厚度達到0.5mm，完全達到了原先設計水平。