安钢260机组冷床控制改造.docx

PAGE 安钢260机组冷床控制改造 1 设计开发 1.1 自动化控制系统概述 安钢260机组改造前，冷床控制系统用的是GE90-30控制器，系统属于淘汰产品，备件无法组织，此次改造将冷床区电控系统和PLC控制系统进行升级改造：将原有的冷床传动控制系统GE90-30控制器更新设计为SIEMENS S7-300系统。 该系统采用德国西门子公司S7 300系列PLC组成冷床控制系统，包括上、下卸钢、冷床同步等控制分站，通过Profibus DP网和以太网将PLC控制系统、远程I/O站及变频器、现场仪表、设备控制站等共同组成控制系统。 1.1.1自动化控制系统设计原则 本着经济实用性、确保先进性、实用性、安全性与可扩展性相结合的原则进行冷床与精整自动化控制系统设计。设备和系统的选型根据技术、经济和使用实际进行综合性考虑。 1.1.2 控制系统监控范围 自动控制系统进行控制和监视的工艺流程包括： 1）上卸钢系统 2）下卸钢系统 3）移动台架系统 4）冷床系统 1.2 控制系统设计的特点 1）控制系统之间采用总线型工业以太网进行数据通讯，传输节点采用工业以太网交换机，传输介质为光缆，其优点是传输速率快，抗干扰能力强，传输速率最大可达100M/s。预留与上一级网络的传输接口，使生产数据能及时上传。 2）控制系统开放性好。系统硬件、软件采用通用的工业标准，使系统能与多个供货商的设备轻松实现无缝链接。 3）电控系统和仪控系统使用同一种控制器，使用户能更有效地利用系统资源。 2 控制系统选型方案的研究 在深入了解生产过程、分析工艺流程及工作环境、总结现有控制经验的基础上，通过调查研究，从合理性、经济性、安全可靠性及可行性等方面反复对比分析，确定系统的控制目标及任务，形成了控制系统总体方案。 控制系统选型及配置 结合安钢260机组特点，参考其他同行企业先进的经验，确定控制系统采用目前国内外先进轧线使用较多、性能稳定、控制功能强大的德国西门子公司S7 300系列PLC控制系统。根据各个控制站控制功能要求，控制系统均采用CPU 315PN/DP。数字量输入/输出模块采用16点24VDC模块。模拟量输入模块采用16点模块，模拟量输出模块采用8点模块。所有数字量输出信号均采用继电器隔离，对于两线制4～20mA输入信号采用配电器供电，同时起信号隔离作用。控制系统采用不间断电源(UPS电源)供电。UPS电源具备旁路功能，并配置旁路隔离变压器。每套PLC控制系统I/O站通过DP网络与CPU组成完整的控制系统。 工控机以Windows XP Professional SP3中文版系统作为支撑平台。西门子公司的SIEMENS S7-300作为下位机控制软件。Wincc界面开发软件作为开发上位机监控软件，除可以完成一般性监控软件完成的功能外，又可以通过加入各种控件脚本编程完成更加复杂的功能,并通过OPC协议，实现各种数据的管理。 3 设计控制方案及主要控制功能 S7-300系列控制系统通过Profibus DP总线网络与其所带I/O站及现场设备连接和通讯，并按系统要求完成各自的功能。 3.1 数据采集与显示 将整个冷床控制系统的参数如压力、温度、位置信号、电机工作状态、变频器工作频率等所有模拟输入量和开关量全部集中到中控室显示并记录主要模拟量的历史趋势。 3.2 冷床控制设计思路与实现 冷床自动控制系统是建立在与前段生产工序——轧机和飞剪动作连锁基础上的。按工序从裙板→→冷床本体→→收集链→→移钢小车。控制思想主要是保证钢材的冷却及正常输送，防止乱钢、飞钢造成的废钢事故。这就要求钢材的每一步都要精确计算，为后序精整打包作基础。 上卸钢裙板主要是将辊道上的棒材由飞剪切出后，准确地码送到冷床上，它的控制主要由飞剪剪切至裙板的时间及尾钢至裙板时间共同确定的，设计出发点主要是依据辊道上的光接近开关及飞剪的剪切动作来判断及设定时间，动作周期可以自动根据前段工序自动循环，手动单循环实现一次从高位到低位再到高位的循环，手动单动选择可以根据当前的位置从高位到低位、低位到中位、中位到高位单独动作。飞剪剪切至裙板的时间设定，依据输送辊道的速度及剪切运动轨迹进行计算得出，尾钢至裙板时间是依据辊道上的光接近开关及尾钢信号得出，根据飞剪动作信号及尾钢信号的判断发生，当设定的时间到达时，裙板动作一周期。然后发出信号使冷床开始动作，完成上卸钢动作。 冷床控制主要是运动同步控制，主、副两台冷床机械设备设计时没有采用钢性连接，需要在两台直流驱动器上进行电气同步，所以要求对冷床的启动—运行—停止四个过程要求必须平稳，不能有较大的冲击，停止的位置要准确、可靠。由于两台冷床机械原因，采用软同步无法实现真正意义上的同步，在本次设计中，与普遍