20輥軋機(jī)電氣控制系統(tǒng)介紹

一 系統(tǒng)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(yuǎn)程站作為從站，安置于前后兩個操作箱內(nèi)接受現(xiàn)場操作工控制指令。ET200遠(yuǎn)程站與CPU315－2DP主站之間采用PROFIBUS現(xiàn)場總線連接進(jìn)行通訊。軋機(jī)采用前卷取、后卷取、主軋三臺直流電機(jī)完成整個不銹鋼板的張力軋制。直流電機(jī)采用西門子6RA70直流調(diào)速器進(jìn)行控制，控制器與CPU315－2DP之間采用PROFIBUS現(xiàn)場總線通訊。

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

二 系統(tǒng)要求

1． 采用西門子6RA70直流調(diào)速器作為電機(jī)控制單元，調(diào)速器可以獨(dú)立采集安裝于電機(jī)上的編碼器讀取的數(shù)據(jù)，安裝于軋機(jī)上的張力傳感器讀取的數(shù)據(jù)，作為基本參數(shù)高速運(yùn)算得到當(dāng)前系統(tǒng)所實(shí)際需要的張力，控制直流電機(jī)讓其達(dá)到需要的張力。

2． PLC控制器控制液壓，壓下，潤滑，等外部設(shè)備，同時將操作工設(shè)定的數(shù)據(jù)實(shí)時的通過PROFIUBS現(xiàn)場總線傳輸給6RA70直流調(diào)速裝置。

3． 采用油馬達(dá)，利用液壓裝置實(shí)現(xiàn)對軋機(jī)機(jī)心的壓力控制，采用上，下各10個軋輥相互之間的擠壓力實(shí)現(xiàn)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(shè)備為國內(nèi)首家自發(fā)研制的20輥軋機(jī)。

三 系統(tǒng)配置與功能實(shí)現(xiàn)

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況和功能擴(kuò)展要求，主軋機(jī)我們采用兩臺450KW的直流電機(jī)作為前后卷取電機(jī)，采用一臺1250KW的電機(jī)作為主軋電機(jī)，平整機(jī)我們采用兩臺250KW的直流電機(jī)作為前后卷取電機(jī)，采用一臺400KW的電機(jī)作為平整電機(jī)。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(diǎn)如下：

1． 采用CPU315-2DP作為主控制器，利用CPU315內(nèi)存大、速度快、支持PROFIBUS現(xiàn)場總線的特點(diǎn)，充分滿足軋鋼行業(yè)要求響應(yīng)速度快，控制靈敏，要求復(fù)雜，現(xiàn)場施工簡單的要求；

2． 采用遠(yuǎn)程I/O方案，最大限度減少接線；

軋鋼行業(yè)要求控制器對操作工的操作指令有及其靈敏的相應(yīng)速度，這就造成了現(xiàn)場操作箱按鈕密布的現(xiàn)象，隨之帶來的就是現(xiàn)場布接線非常復(fù)雜，采用遠(yuǎn)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(xiàn)場實(shí)時數(shù)據(jù)顯示的人機(jī)界面，可以將當(dāng)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(diào)速器作為軋制電機(jī)的控制器，6RA70為西門子最新一代的直流調(diào)速控制器，具有內(nèi)置高速算法，可以讀取外部模擬量，數(shù)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(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：

本控制系統(tǒng)從調(diào)速器方面可以分為三部分，第一部分為主軋電機(jī)，由一臺直流電機(jī)驅(qū)動，負(fù)責(zé)驅(qū)動機(jī)心的20個軋輥實(shí)現(xiàn)對鋼板的軋制，第二部分為前卷取電機(jī)部分，由一臺直流電機(jī)驅(qū)動，負(fù)責(zé)放卷，保證鋼板的張力，第三部分為后卷取電機(jī)部分，由一臺直流電機(jī)驅(qū)動負(fù)責(zé)收卷，保證鋼板張力。由于該軋機(jī)可以往復(fù)軋制，所以前后卷取的功能隨軋制方向的不同分別實(shí)現(xiàn)收，放卷功能。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)布置圖

1． 主軋電機(jī)部分：主軋電機(jī)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(jī)系統(tǒng)，包括液壓，冷卻，潤滑系統(tǒng)。在整個軋機(jī)開始工作之前，由一個操作工在主操作臺上確認(rèn)所有的設(shè)備全部具備運(yùn)行條件，打開所有的液壓，潤滑，冷卻系統(tǒng)。在觸摸屏上輸入相關(guān)的參數(shù)，將控制權(quán)限交給位于前后卷取操作臺旁的操作工。

主要設(shè)定的參數(shù)如下：

l 前后設(shè)定板厚：在軋機(jī)的前后卷取電機(jī)處安裝了兩臺測厚儀，可以實(shí)時的檢測當(dāng)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(shí)時檢測三個位置上不銹鋼板的厚度，PLC會實(shí)時的根據(jù)檢測到的板厚取平均值傳輸給直流調(diào)速器，作為電機(jī)當(dāng)前出力的運(yùn)算條件。由于軋機(jī)在軋制過程中板子被越軋?jiān)奖。约皽y厚儀定位的誤差如果出現(xiàn)板厚計算錯誤則會導(dǎo)致電機(jī)出力的錯誤可能會造成機(jī)器的損壞，規(guī)定操作工在軋制當(dāng)前道次之前，必須先設(shè)定一個基準(zhǔn)板厚，如果實(shí)際板厚與此板厚出現(xiàn)較大偏差的話系統(tǒng)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(shí)際測量并輸入此參數(shù)，直流調(diào)速器將以此參數(shù)來計算電機(jī)的出力。

l 高、低速軋制速度：軋機(jī)默認(rèn)規(guī)定了兩級速度，當(dāng)操作工開始軋制時必須從暫停或低速軋制開始，當(dāng)從低速軋制開始運(yùn)行時，軋機(jī)先以一個較低的速度開始軋制，操作工開始檢測各系統(tǒng)運(yùn)行是否正常，如果各系統(tǒng)運(yùn)行正常時，操作工按下高速軋制，軋機(jī)自動的提速，達(dá)到穩(wěn)定的生產(chǎn)速度。

l 暫停、停止：軋機(jī)的操作臺上設(shè)置了暫停與停止兩各按鈕，當(dāng)按下暫停時軋機(jī)停止運(yùn)行，但是僅僅主電機(jī)停止運(yùn)行，前后卷取電機(jī)一直處于出力狀態(tài)，這樣鋼板一直處于受力狀態(tài)。當(dāng)按下停止按鈕后前、后卷取電機(jī)，主電機(jī)全部停止運(yùn)行，鋼板處于松弛狀態(tài)。

l 復(fù)卷：

軋機(jī)提供復(fù)卷功能，當(dāng)按下復(fù)卷按鈕后系統(tǒng)處于復(fù)卷狀態(tài)，此時軋機(jī)并不壓下，只有前后卷取電機(jī)處理，鋼板在前后卷取電機(jī)的收放卷過程中被重新纏繞，這是軋制前的必要準(zhǔn)備工作。

2． 前卷取電機(jī)部分：

前卷取電機(jī)旁有一個操作箱，內(nèi)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(tǒng)的運(yùn)行的實(shí)時可靠性。

當(dāng)軋機(jī)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(jī)。

3． 后卷取電機(jī)部分：

后卷取電機(jī)旁有一個操作箱，內(nèi)部安裝一個ET200從站，功能與前卷取電機(jī)操作箱完全相同，只有在軋機(jī)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(tǒng)經(jīng)過2年連續(xù)運(yùn)行，生產(chǎn)產(chǎn)品從原先的不銹鋼到現(xiàn)在的普鋼軋制厚度達(dá)到0.5mm，完全達(dá)到了原先設(shè)計水平。