中厚板轧机自动化系统介绍

·设备介绍·

中厚板轧机自动化系统介绍

张　飞1①　杨　荃1　凌　智1　殷　实1　岳魏敏2 (1:北京科技大学高效轧制国家工程研究中心　100083;2:邯郸红日冶金有限公司　056304)

摘要　介绍了某中厚板厂轧机的机械特性及位置控制系统。其控制系统由基础自动化和过程自动化组成,基础自动化采用了西门子SI M ATI C T DC作为控制器,过程自动化核心设备为3台PC服务器,二者的配合提高了轧制效率和轧件精度。

关键词　中厚板　自动位置控制　T DC控制器

中图分类号　TG333.71 文献标识码　B

I ntroduci n g about Auto mati on Syste m of Pl ate M ills

Zhang Fei1　Yang Quan1　L ing Zhi1　Yin Shi1　Yue W ei m in2 (1:Nati onal Engineering Research Center f or Advanced Rolling,University of Science and Technol ogy Beijing,Beijing100083;2:Handan HongriMetallurgy Co.,L td.,Handan056304)

ABSTRACT　Mechanis m characteristics and positi on contr ol syste m of a heavy and mediu m p late m ill are in2 tr oduced.Contr ol system of the m ill is comp rised of basic aut o mati on and p r ocess aut omati on.Basic aut omati on adop ts Sie mens SI M ATI C T DC t o be its contr oller.And core equi pment of p r ocess aut omati on is3PC server.Cooper2 ati on of both i m p r oves r olling efficiency and st ock accuracy.

KE YWO R D S　Heavy and mediu m p late　Aut omatic positi on contr ol　T DC

1　概述

中厚板轧机是将铸锭或铸坯轧制成各种规格板材的设备。而中厚板轧机的四辊轧机是全轧制线的主要机械设备,它能将15t至40t的钢锭、5t至25t的粗轧板坯经过若干道次的往复轧制,成为厚度为8mm至250mm、宽度为1900mm 至5900mm的各种钢板。轧机同机架辊、机前机后的工作辊道、推床以及立辊轧机等联合工作[1]。

轧机自动位置控制(APC,Aut omatic Positi on Contr ol)系统是中板厚度控制的主要执行机构,从轧制力的来源上分为全电动、全液压、电动+液压三种,从轧制力的方向上分为压下、压上两种。由于压上方式环境恶劣,且安装空间有限,电动APC一般不采用压上方式;而液压缸形状规则、体积较小,且其本身是液控而非电控(电控的伺服阀可以安装在离液压缸较远的合适位置),潮湿的环境对其影响可以忽略,所以压上方式一般都被液压系统所采用。

电动压下系统是由直流电机通过齿轮、涡杆减速机构带动压下螺丝构成的,压下动作缓慢,压下加速度与轧制力有很大关系,同时,频繁往复的压下动作也会加大机械部件的磨损,其优点是压下行程较大;液压压下系统是由伺服机构通过机械油路带动活塞完成压下动作,具有快速、准确的特点,并且与轧制压力关系较小,但对于采用的“电动+液压”形式的液压微调系统,一般活塞的行程都较短。20世纪80年代以前建成的

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Total No.181

June2010

冶　金　设　备

MET ALLURGI CAL E QU I P M E NT

总第181期

2010年6月第3期

①作者简介:张飞,男,1979年出生,北京科技大学毕业,机械工程博士后,研究方向为轧钢过程的智能控制

轧机大都采用全电动压下方式,20世纪80年代以后新建的热连轧机一般采用全液压压下方式,大部分中板轧机和改造的热连轧机采用了“电动+液压”形式

[2]

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液压压下和液压压上的区别在于液压缸的安装位置不同。液压压下系统的液压缸安装在上支撑辊上方,作用于上辊系;液压压上系统的液压缸安装在下支撑辊下方,作用于下辊系。相对而言,压下液压缸工作环境比较干净,检修方便,液压缸动作对轧制标高没有影响,管路长;而压上液压缸工作环境比较恶劣,检修麻烦,液压缸动作对轧制标高有影响,管路短。目前,欧美的轧机一般采用压下方式,日本的多采用压上方式。

图1为邯郸红日冶金有限公司中厚板轧机电动压下、液压压上装置示意图

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图1　中厚板轧机电动压下、液压压上装置

1—蜗轮蜗杆减速机;2—压下螺丝;3—测压压头;4—上支撑辊;5—上工作辊;6—下工作辊;7—下支

撑辊;8—滑板;9—液压缸;10—柱塞;11—蜗轮蜗杆减速机;12—压上螺丝;M —电机;S V —伺服阀;P —液压泵

随着计算机可靠性的提高,轧钢生产的计算机控制,已由生产环节的局部某一工艺过程控制,发展到整个轧钢生产工程的自动化控制。邯郸红日冶金有限公司的自动化系统采用两级计算机控制:基础自动化系统(L1)和过程自动化系统(L2)。

2　基础自动化系统

基础自动化系统是轧机厚度控制的直接执行者,它直接控制设备和执行机构,主要功能包括生产过程的监控、电动APC 控制和液压APC 控制;另外基础自动化还必须完成现场实际数据的采集和处理、故障诊断、报警以及数据的通讯等辅助功能

[4]

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2.1　硬件配置

根据当前国际国内热连轧系统的实际应用状况,结合该轧线实际工艺要求(大量的液压位置和压力闭环控制系统、如AGC 、AJC ),为了保证该生产线产品质量,提高市场竞争力,该系统电气要达到或高于已有同类生产线水平,要求压下系统采用西门子SI M ATI C T DC (Technol ogy and D rives Contr ol )控制器与远程ET200M 站作为控

制设备

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图2　T DC 控制器

SI M ATI C T DC 控制器是德国西门子公司最

新推出的一种数字控制系统,用于实时、多任务的复杂生产过程控制和需要高速运算的控制场

合,如轧钢过程控制等。采用64位背板总线技术,使得各模板之间的数据交换可以在处理器周期内完成。

SI M ATI C T DC 控制器的CP U 采用64位R I SC 处理器,其性能是SI M ADY N D 控制器P M6CP U 性能的3倍。266M Hz 时钟频率、32M 字节

S DRAM 内存,最短循环扫描时间100

μs,典型值为300

μs;典型浮点运算时间0.9μs (乘法)。最快控制周期可小于1m s,适合于应用在分布式生产过程的快速系统中。硬件集成化程度高,百分之百的工业级芯片,适用于各种温度环境和工业现场环境。

T DC 系统还提供有快速数字量和模拟量I/O

模板,增量型、绝对值型高速计数器模板,工业以

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65—　总　第　181　期 冶　金　设　备 2010年6月第3期