CN108080420A - 一种冷连轧电气控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种冷连轧电气控制系统，可用于大压下率、全连续、高产量、低成本、低投入的五机架六辊冷连轧机组，系统具有较高的可靠性，控制精度达到国内先进水平。该系统的成功对我国冷连轧机组电气控制系统降低建设投资费用，推动技术升级，提高冷轧领域的自主创新程度具有重要的现实意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种冷连轧电气控制系统，适用于机械领域。
背景技术
与单机架相比，连轧机其有生产率高、产品质量容易控制和容易实现机械化与自动化等优点，得到愈来愈广泛的应用。在连轧过程中，整个机组的机械、电气设备特性参数和工艺参数之间存在着相互联系、影响和制约的关系，从而使其特性非常复杂。
自2003年以来，我国新建了不少冷轧板带生产线，到2011年底，国内的连轧机组已达到数十套，但五机架连轧机控制系统基本上被国外大型电气公司所垄断。
发明内容
本发明提出了一种冷连轧电气控制系统，可用于大压下率、全连续、高产量、低成本、低投入的五机架六辊冷连轧机组，系统具有较高的可靠性，控制精度达到国内先进水平。
本发明所采用的技术方案是：
所述电气控制系统主要由供配电、传动、基础自动化和仪表以及过程自动化系统构成。
所述电气控制系统的轧机主传动采用中压调速系统，使用三电平矢量控制技术以实现速度控制、电压控制、电流控制、转矩控制、惯性补偿、紧急停车控制、故障诊断和报警显示、电机保护及与上级自动化系统的通讯等功能。
所述过程自动化系统由2台服务器和2台工程师站组成，实现数据收集、模型计算、轧制规程和设定值计算功能，系统结合生产工艺构建模型，采用神经网络等高级算法进行计算。
所述基础自动化系统设置了6个TDC机架，1个PLC机架，1个S7-300E机架及多套ET200M站，基础自动化系统控制软件实现先进秒流量控制、高精度板形控制以及实时的诊断功能，具有控制精度高、系统响应快、配置灵活等特点。
本发明的有益效果是：该系统的成功对我国冷连轧机组电气控制系统降低建设投资费用，推动技术升级，提高冷轧领域的自主创新程度具有重要的现实意义。
附图说明
图1是本发明的秒流量AGC控制原理图。
图2是本发明的机架间张力控制策略图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1，五机架冷连轧电气控制系统主要由供配电、传动、基础自动化和仪表以及过程自动化系统构成。
供配电系统充分考虑连轧机组负荷分配和可靠性，具有先进的综合自动化保护系统，根据实际需要决定是否配置补偿和滤波装置。
传动全部采用交流电机，调速装置采用数字式交流变频器。辅传动系统主要对一些小功率的异步电机进行控制，例如对开卷机、张力辊以及一些小传动辊的控制。采用“PWM型交直交变频十鼠笼异步电机”调速系统，变频装置选用SIEMENS公司最新推出的SinamicsSI20系列矢量变频调速装置，具有控制精度高、运行可靠，采用模块化结构，易于维护等优点。根据生产线的特点，采用公共直流母线的多电机接线方案。轧机主传动采用中压调速系统，使用三电平矢量控制技术以实现速度控制、电压控制、电流控制、转矩控制、惯性补偿、紧急停车控制、故障诊断和报警显示、电机保护及与上级自动化系统的通讯等功能。
在选用基础自动化系统的电控装备时，更多地考虑装备的先进性、可靠性、可扩展性和将来操作维护的方便性。系统选用西门子最先进的64位控制器TDC为轧机工艺控制器，其他控制器均为西门子高性能的PLC 57-400，在考虑安全性时选用了SIEMENS公司的PLC57-300E故障安全系统，提高了整个机组的安全级别。基础自动化系统设置了6个TDC机架，1个PLC机架，1个57-300E机架及多套ET200M站。基础自动化系统控制软件实现先进秒流量控制、高精度板形控制以及实时的诊断功能，具有控制精度高、系统响应快、配置灵活等特点。
整个机组基础自动化和仪表系统的各控制元器件均集成在以TDC及S7-400系统为核心的自动化系统中，通过Ethernet及Profibus-DP网络将各变频调速装置、远程IO站及成套机械设备控制系统联成一体，通过HMI及工程师站可以显示及操作基础自动化系统中的每一个设备，这种高集成使基础白动化系统性价比更加优越。HMI由2台HMI服务器(一用一备)和多台HMI客户机组成。采用标准化的软件结构，从而保证了系统有更好的协调性、画面显示更标准、信息报警系统更完善及操作维护更方便(在高集成网络系统基础上)等特点。
过程自动化系统由2台服务器和2台工程师站组成，实现数据收集、模型计算、轧制规程和设定值计算功能。系统结合生产工艺构建模型，采用神经网络等高级算法进行计算。
带钢质量最重要的指标之一是获得厚度精度，带钢厚度偏差来自于两个方面：一为冷轧前道工序来料的产品本身偏差，另一为冷轧自身产生的偏差。为达到厚度控制要求，冷连轧自动厚度控制功能由粗调AGC和精调AGC组成。粗调AGC由前面机架实现，设置了第1机架的反馈AGC控制、前馈AGC控制，秒流量AGC控制、第2机架的前馈AGC控制。
流量AGC就是根据轧制带钢质量不变原理，测量并控制出口带钢厚度。根据带钢的入口厚度、入口速度和出口速度计算出口厚度偏差进行控制，由于速度信号和厚度信号的测量精度都能达到很高的要求，而且入口侧厚度偏差可以精确测量，并且能准确得计算出达到机架辊缝咬合处的时间，所以流量AGC可以达到很高的控制精度。
如图2，张力是冷连轧轧制过程重要的状态变量，可防止轧件跑偏、使带钢板形平直、降低金属的变形扰动和变形功。实际张力是通过测量辊两侧安装的张力计来检测的，当带钢通过测量辊时将产生径向力，然后利用平衡原理即可计算出具体数值。
机架间的张力控制可通过调节后一机架的液压压下位置(或轧制力)来完成，也可通过调节后一机架的主电机速度来调节。在控制系统中张力控制器采用传统的PI控制器。
开(卷)取机的张力控制由转矩控制方式来实现，使开(卷)取机以恒张力的开(卷)取特性工作，并具有卷径计算、磁通补偿、惯性补偿、摩擦损耗补偿、断带保护等功能。
Claims (4)
1.一种冷连轧电气控制系统，其特征是：所述电气控制系统主要由供配电、传动、基础自动化和仪表以及过程自动化系统构成。
2.根据权利要求1所述的一种冷连轧电气控制系统，其特征是：所述电气控制系统的轧机主传动采用中压调速系统，使用三电平矢量控制技术以实现速度控制、电压控制、电流控制、转矩控制、惯性补偿、紧急停车控制、故障诊断和报警显示、电机保护及与上级自动化系统的通讯等功能。
3.根据权利要求1所述的一种冷连轧电气控制系统，其特征是：所述过程自动化系统由2台服务器和2台工程师站组成，实现数据收集、模型计算、轧制规程和设定值计算功能，系统结合生产工艺构建模型，采用神经网络等高级算法进行计算。
4.根据权利要求1所述的一种冷连轧电气控制系统，其特征是：所述基础自动化系统设置了6个TDC机架，1个PLC机架，1个S7-300E机架及多套ET200M站，基础自动化系统控制软件实现先进秒流量控制、高精度板形控制以及实时的诊断功能，具有控制精度高、系统响应快、配置灵活等特点。
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