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酸洗处理线自动控制系统的设计 0 直流传动电机模拟 宝钢集团公司指定了一家切割厂（c101），于1988年9月起建成并开始生产。其中三电控制设备由SIEMENS提供,主要由10套 S5 150K PLC、44套 SIEMENS MODULPAC C模拟直流传动装置及SYMADING C系列各类工艺板构成。机组的主速度给定、张力给定等机组运行主导值由L2的R30计算机生成,通过模拟量信号分配给机组传动设备。 根据股份公司三电设备改造规划,定于2005年10月份对冷轧厂2030mm酸洗(C101)机组的三电控制设备实施改造。本次改造保留现场直流传动电机。从拆装三电设备起算,到完成全线调试、机组恢复生产的改造周期为28天。 1 产品技术规格 C101酸洗机组为2030mm冷轧的主线之一,主要为轧机供料,机组年生产能力237.8万t。产品技术规格见表1。 C101酸洗机组主要工艺设备组成如下:步进梁和链式运输机、钢卷小车、开卷机(2台)、夹送辊矫直机、横切剪、闪光焊机、张紧辊、入口活套、拉伸矫直机、出口活套、圆盘剪、碎边剪、横剪、张力卷取机(2台)、酸洗槽。 2 plc和传动改造 改造后的控制系统全线PLC系统和传动系统选用德国西门子公司产品。控制系统硬件主要包括12套西门子S7—400 PLC、T400。其中原有的机组控制用的10套PLC数量不变,新增2套PLC完成物料跟踪、设定值分配等功能(L2下放功能)。工艺段仪表控制由PLC实现PID调节,替代原来的分立控制方式,提高控制稳定性和精度。改造后的传动系统由41套SIEMENS 6RA70系列全数字直流传动装置组成。 电机的转速实际值检测器件由原来的测速发电机改为脉冲编码器。传动系统改造后的控制功能和精度比改造以前明显提高,单机控制精度达0.1%。单台直流调速系统主要由6RA70系列直流数字调速装置,主回路开关,输入、输出电抗器、开关、继电器、接触器等组成。 3 自动控制控制系统 控制系统的突出特点就是采用了分散控制、分片监视、分片操作,通过网络通信实现集中管理。全线带钢张力、对中、纠偏、焊缝监控和识别以及酸洗过程自动化由计算机系统实现,过程自动化选用西门子控制系统。 焊缝跟踪是实现自动控制的重要一环,在钢带焊接后进行控边打孔,到尾部剪机由检测装置确定焊缝位置,自动控制剪切。 全线的主要控制是张力控制和速度控制及传动控制方式,下面作简单介绍。 3.1 单种辊组、拉矫延伸率、出口变宽及卷取机段 全线张力控制分为:开卷机段、入口活套段、1#S辊组、拉矫延伸率、出口活套段、卷取机段。张力控制采用最大力矩法,主要涉及张力初始给定、卷径动态计算、张力电流计算等。 (1) 处理初始值 根据带钢厚度、宽度、初始卷径等近似计算张力初始给定值,可以在操作站修正。 (2) 计算卷径的动态 根据线速度Vl和角速度ω,采用D=2Vl/ω计算卷径。 (3) 恒张力控制设计 T=2iηCmIT?/D=KIT?/D(1) IT=DT/(K?) (2) 在变频的基频以下,磁通?为常数,张力电流与卷径成正比变化,按(1)式保证IT/D恒定,即实现恒张力控制。在基频以上,电流恒定,电机磁通?变化,弱磁升速,按(2)式计算张力电流给定。在升降速动态过程中,考虑加速电流进行张力动态补偿。 3.2 速度控制和主要带钢传输设备的传动控制方法 3.2.1 运输链检测方法 入口、出口钢卷运输链采用速度控制,设置2档速度设定值, 低速用于定位。 3.2.2 钢卷车辆的控制方法 开卷、卷取钢卷小车横移采用速度控制,设置3档速度设定值(快速、慢速和爬行,低速用于定位;爬行用于解锁操作)。 3.2.3 传动机构及卷径控制 开卷机和卷取机传动采用间接张力控制。PLC向传动下达各类开关量指令以及速度、张力(包括弯曲力)、初始卷径、板宽、板厚等参数;由T400工艺板完成转速计算、卷径计算、动态转矩补偿(dV/dt)、摩擦转矩补偿等;弱磁控制(恒功率控制)等由6RA70实现。 传动向PLC实时传递运行状态及参数,以及实际卷径计算值等。开卷机上的带钢剩余长度由PLC自行计算,卷取机上的钢卷重量等参数由PLC自行计算。当T400计算的卷径≤790 mm时,将发给PLC的“最小卷径”开关量信号置为“1”,否则为“0”。 上卷时,卷筒涨开,PLC发“激活初始卷径”开关命令给T400,将初始卷径打入T400。 T400根据穿带速度设定值及初始卷径,决定穿带时电机转速;根据PLC的dV/dt, 决定动态转矩补偿。 (1) “卷径保持”开关信号 入口段正常运行过程中,当入口段速度实际值为“0”,PLC或T400内部信号“开卷机实际速度=0”或“带钢实际速度=0”向T400发“卷径保持”开关信号,T400保存算得的当今卷径值不变。入口段有速度、