热连轧自动化控制baidu

性能：温度（终轧、卷取） 表面质量：除鳞、AJC、表面检测 节能高效：热送热装、热卷箱、保温罩、精确剪切、形状控 制、润滑轧制、快速换辊设备、交流变频 弹性生产：自由规程轧制、宽度（定宽机、强力立辊）、 MES系统 低维护性：信号采集、诊断系统
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–硬件档次紧跟当前最流行的CPU指标 –与第三厂家的良好接口和高可靠性的过程I/O接口 –多CPU结构和实时多任务操作系统环境,非常适合于热连轧控制系统
n具有良好的编程环境 n所有硬件（计算机、CPU及I/O模块等）出自国际知名厂家 n系统尽可能采用远程I/O，并且与电气及液压传动及各子系统通过
通信网络联接
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区域控制器群结构
L1 HMI …… …… 服务器 ALPHA ALPHA L1 HMI …… ……
客户机 TCP/IP
客户机
服务器 90-70 90-70
L1 HMI …… ……
GENIUS I/O Field Control I/O
010623329472008418计算机系统结构的选择计算机系统结构的选择采用多采用多cpucpu结构的高性能控制器结构的高性能控制器硬件档次紧跟当前最流行的硬件档次紧跟当前最流行的cpucpu指标指标与第三厂家的良好接口和高可靠性的过程与第三厂家的良好接口和高可靠性的过程io接口接口多cpucpu结构和实时多任务操作系统环境结构和实时多任务操作系统环境非常适合于热连轧控制系统非常适合于热连轧控制系统具有良好的编程环境具有良好的编程环境所有硬件计算机所有硬件计算机cpucpu及o模块等出自国际知名厂家模块等出自国际知名厂家系统尽可能采用远程系统尽可能采用远程i并且与电气及液压传动及各子系统通过并且与电气及液压传动及各子系统通过通信网络联接通信网络联接系统可靠性高故障率小系统可靠性高故障率小第15页北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心电话
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L2的软件结构
由于L2控制系统是一个非常复杂的软件系统，它需要由不同层 次、不同功能的多个任务进程协同实现。一般分为三部分： n 操作系统、数据库及其他系统软件（防火墙、办公软件等） n 中间件
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质量控制功能
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宽度自动控制（HAWC，SSC） 厚度自动控制（HAGC）、多功能补偿AGC 凸度闭环控制 平坦度闭环控制 板形－板厚解藕 终轧温度控制 卷取温度控制 卷取机助卷辊踏步控制（AJC） 热卷箱自动卷取-开卷控制
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传动控制方案
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主辅传动全部采用交流电机，控制器采用全数字交流变频装 置并实现矢量控制 整流回馈式公共直流母线供电的交直交变频方式 各套设备中尽量减少继电器、接触器的使用数量，以便于以 后日常的维护工作，其相应的保护逻辑和电气连锁由数字传 动和基础自动化PLC共同实现 由于全数字化传动系统将通过PROFIBUS DP网与基础自动 化级PLC相连
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热连轧装备特点
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可实现自由轧制（SFR），减少换辊量，提高生产率。 采用热轧润滑工艺技术。 精轧机之间使用低惯量液压活套。 层流冷却装置分快冷区、粗调区和精调区。 卷取机前面设有短行程控制的液压式侧导板。 地下卷取机采用助卷辊全液压控制。 液压控制卷筒无级胀缩。 在线设置高温计、冷热检、厚度仪、轧制测压头、宽度仪、 平坦度仪、凸度仪、表面检测系统，实现在线检测，为自动 化系统提供闭环控制数据。
520#站
540#站
530#站 430#站 440#站
PROFIBUS-DP
DRIVE-1
DRIVE-2
DRIVE-14
ET200-1
ET200-2
ET200-3
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计算机控制系统配置方案
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SIMADYN D控制器
Å 机架 SRÎ6、12、24槽 Å 功能块自由配置 Å 可插 8 块 CPU Å 实时操作系统 Å 快速背板总线 （4 µ S/ 16 bit-字） Å I/O接口齐全、前处理装置完善
V-channel
V-channel
Westnet通讯周期 100ms－1000ms（16000变量） V-channel 通讯周期 3～5ms （1000变量）
以太网
VAX
VAX
操作员站
CSF
PLC +
MMC (多CPU控制器）
CSF 通讯周期 50ms－1000ms
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厚度控 制 AGC （ 辊缝 ） 温度控 制 （机架 间喷水） ASC （ 弯辊 ） 板 形控 制 成品厚度
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轧制力
成品凸度 平直 度
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计算机系统结构的选择
n采用多CPU结构的高性能控制器
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热连轧计算机系统组成
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三级计算机控制：电气传动级（零级）、基础自动化系统 （一级）、过程控制计算机系统（二级）、生产管理计算机 系统（三级）。
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n系统可靠性高，故障率小
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中低速网络，平铺型结构
以太网 工程师站 VAX VAX 操作员站
VXI
VXI Westnet II
MAC-DS
MAC-DS
MAC-DS
MAC-DS
» 屏蔽硬件平台和操作系统的差异性以及底层操作系统的复杂性。 » 将过程控制系统中与那些特定项目无关的共性功能的成熟程序分离 并固定下来，缩短项目的开发和调试时间，提高系统的稳定性。 » 增加了系统的扩展能力，由于中间件一般可通过配置来适应不同项 目的需求，当需要修改或扩展功能时非常方便。
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数据管理：以太网 超高速网络：GDM、内存映像网 现场总线：PROFIBUS，Genius，DEVICENET， MODBUS，INTERBUS-S，CanOPEN等。 减少硬线连接，降低故障率 降低维护量 缩短停机时间60％～80％ 方便调试 防水，防尘，抗震动 减少综合成本
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GE PLC
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Pentium® III CPUs (300 MHz and 700 MHz)。 VME64 底板总线，提供了比目前90－70系统快4倍的带宽。 内置于CPU模块的两个RJ-45型式的10/100M TCP/IP自适应 以太网端口，连接到一个内置的自适应的交换机。从而使 得机架到机架间的连接，不再需要配备额外的交换机。 10MB内存用于带有所有文档的完整程序的储存和快速执行 - 这一切在一个CPU中。 强大的指令集支持用户定义的用于高速运算的功能块（C语 言编程）。 高容量的电源模块（100W 和350W）。 支持 VME 第三方生产的模板。 在同一机架里支持现有的90-70 I/O模块和新的I/O模块。
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SIMATIC TDC 控制器
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CPU采用64位RISC CPU，主频 266MHz； 内置256K 电池后备SRAM； 32M SDRAM； 2M缓存； 采样时间0.1ms； 3倍于SIMADYN D PM6的数学运 算性能； 集成8个数字量输入端口，可 中断； 5x7 LED 显示单元； COM编程维护端口。
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GE VMIC控制器
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常用通讯总线
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L2系统功能
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初始数据的输入 轧件数据跟踪 设定和设定计算 数据记录和报表 人机界面 (HMI) 数据通讯 模拟轧钢 轧制节奏 测量值采集和处理 模型自适应与自学习 历史数据处理
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现代热连轧控制特点
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控制精度高
– 厚度：粗轧、精轧、AGC、液压活套、主速度、步进炉 – 宽度：AWC、SSC、 – 板形：弯辊、窜辊、辊形（HVC、CVC、PC）
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热连轧装备特点
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主要辅电机（粗轧立辊、飞剪）采用直流/交流电机，其它设 备采用全交流拖动方案。 采用热送、热装工艺，以实现高效、低能耗的目的。 立辊采用液压AWC+SSC控制技术。 粗轧机采用电动+液压压下AGC技术。 采用无芯热卷箱技术。 粗轧机同热卷箱具有连轧连卷功能。 精轧采用长行程全液压压下和液压AGC控制技术，提高带钢 厚度精度，实现带钢自动厚度控制。 精轧机具有弯辊、窜辊功能，可实现板型调节。
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SIEMENS PLC
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S7-400 CPU主要技术参数（以CPU416-2DP为例）
– – – – – – – – 内置2800KB/2800KB RAM； 每条二进制指令的执行时间为0.03μS，浮点0.09μS ； 最大可支持到262144数字I/O或16384模拟I/O； 定时器 2048，计数器2048； 带有钥匙开关选择操作方式，拔下钥匙可限制用户对数据的访 问权限； 设有口令字保护，来确定访问权限； 提供诊断寄存器，可保留120个故障或中断事件； 内置 PROFIBUS-DP 接口可直接接入 PROFIBUS 网，速率最快达 12Mb/s。
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热连轧控制的特点
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设备采用液压传动，需要进行高速控制，控制采样周期为2－20ms
主要质量控制集中于精轧机组，功能间相互影响，各控制器及各 CPU间需要进行高速通讯，具有1ms内数据更新能力 多个功能需共享输入和输出模块
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顺序控制功能
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速度控制 位置控制 张力控制 逻辑连锁 模拟轧钢 通讯 液压润滑控制 快速换辊 运输检查控制
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网络系统配置
名称 1 2 3 全局数据内存网 以太网 Profibus-DP
功能范围 SIMATIC TDC控制器间 PLC控制器之间、以及L1与L2 和HMI之间 1级与0级传动控制器间
宽 带 钢 热 连 轧
自动化控制技术
郭强
北京科技大学冶金工程研究院 高效轧制国家工程研究中心 北京科大恒兴高技术有限公司
2008年4月
主要介绍内容
ü热连轧装备特点 ü控制特点 ü计算机控制系统的网络结构介绍 ü计算机控制系统的功能 ü传动控制系统 üMES系统功能
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客户机 光缆通讯 光缆 SCRAMNet TCP/IP
（机架控制器）
（机架控制器）
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网络系统形式－－环形
HMI
Printer
HMI
Ethernet
410#站
510#站