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鞍钢1700mm带钢热轧生产线基础自动化控制系统
作者:管理员    发布于:2016-04-22 14:18:31    文字:【】【】【

  连轧短流程生产线的后部工序,鞍钢1700连铸连轧工程是继1780热轧工程之后建成的又一条现代化生产线,这条热轧生产线完全是由国内设计制造、软件设计、开发、调试的,具有自主知识产权的生产线因带钢热连轧生产的高效率、高经济性,使其在轧钢生产中发展迅速,而且也是在冶金领域中各种新技术应用多的一个领域事实上,带钢热连轧机的工艺水平、设备水平及控制水平代表了冶金工业发展的水平由于带钢热连轧机计算机控制系统的日臻完善,不仅提高了生产效率,而且大大改善了产品尺寸精度、板形和机械性能,给生产厂带来了巨大的经济效益术;1.1鞍钢1700mm带钢热轧生产线的特点及新技术特点鞍钢是中国特大型钢铁生产基地,担负着军用和民用钢材的生产任务,因而1700mm带钢轧机不仅要生产高质量的热轧板卷,同时要具备替代原二初轧为军工钢生产的开坯能力。

  采用的新技术在这次改造中,采用了当代新的热轧生产技术,所采用的新技术有:三级计算机控制和管理技术;连铸连轧辊道的保温技术;热装热送,板坯在炉前自动定位APC功能;步进式加热炉长行程装钢机及汽化冷却技具有开坯(钢锭)能力的R1粗(初)轧两用轧机;热卷箱技术;李龙珍工程师鞍钢设计研究院院长为提高产品质量和生产能力,预留了更换精目前,世界上带钢热轧生产线的控制系统从轧机主电机的设备基鞭供0onie触控制思啪朴结嫌上有几种种不类型,如油膜轴承及液压平衡系统;1.2轧线主要设备组成鞍钢1700mm带钢热轧生产线是本着“高起点、低投入快产出、高效益”的技改原则建设的,是一条现代化的连铸连轧短流程生产线,其上游是生产厚100~150mm宽900-1550mm板坯的中薄板坯连铸机生产线设备:两座步进式加热炉完全热装,板坯入炉温度为900C左右,长行程装钢机行程为10m,主要用来加热三炼钢的铸坯轧制线的主要设备:炉后高压水除鳞装置(压力为18MPa,待建)大立辊轧机R1轧机前高压水除鳞装置、H1150初(粗)轧机R1轧机R2中间坯推出装置、热锯热卷箱切头飞剪、精轧机前高压水除鳞装置、六机架精轧机组、带钢层流装置、2台卷取机以及由运输链和步进梁组成的钢卷运输系统为了大可能的降低投资,该轧制线利用了一切可以利用的旧设备或对其改造性利旧。

  本次改造中轧线的设备可分为三类:加热炉后高压水除鳞装置(待建);大立辊轧机传动装置改为可控硅供电;H1150粗(初)轧机、轧机R2辊身由2800mm改为1700mm;与机前立辊的传动系统由机组供电改为可控硅供电包括大立辊轧机、R1前高压水除鳞装置、中间坯推出装置、热锯、切头飞剪、精轧机前高压水除鳞装置、卷取机及精轧机速度和压下的传动装1.3轧线产品的基本参数4来料参数1700带钢热连轧机计算机控制系统鞍钢1700热轧带钢生产线计算机控制系统为四级控制系统,即:生产控制级(三级)过程自动化级(二级)基础自动化级(一级)传动控制级(也称0级)该热连轧自动化系统有如下特点:快速响应及快速控制,如液压位置控制系统的控制周期应小于10ms控制精度高,如板卷出口厚度精度士各控制功能之间的参数影响及连带控制多。

  生产控制级的功能是负责本厂生产计划的编制与上游工艺一连铸及下游工艺一冷轧厂之间的生产协调、来料管理及成品管理。过程自动化级的基本任务是用数学模型对全轧线各设备进行设定计算、跟踪、数据采集、模型演示设备监控报警及历史数据存储、生产报表打印(质量控制)传动级及基础自动化级的任务是顺序控制、设备控制,在全自动方式执行计算机的设定值,在手动方式下由人工直接设定,使带钢全长在厚度、宽度、板形及温度控制达到预定的要求1700mm带钢热轧生产线自动化系统的平铺型结构(以西屋公司为代表);超高速网结构(以日本三菱电气公司为代表);区域控制器群结构(以美国GE公司、德国西门子公司为代表)鞍钢1700mm带钢热连轧机的计算机控制系统选用了区域控制器群结构,其特点是控制器按生产工艺区段组成控制器群,群内由高速局域网将各控制器连成一个控制器群,一个区域控制器群仅有一台控制器挂在主网上由于带钢热轧生产过程本身是由若干区组成,有加热炉区、R1粗轧区、R2粗轧区、精轧区、卷取区、运输链区等。区内控制功能相互关系紧密,要求信息高速传递,如压下和主速度、轧制力等参数在轧制过程中一个微小的变化就会引起其它参数本身的迅速修正,信息传输量很多。采用区域控制器群的方式减少了大量的网上数据传输,加速了必要信息的传输速度,这种拓朴结构对于带钢热轧生产控制更加合理1700mm带钢热轧生产线的控制器群的群内高速网,采用内存映像模式,因而使数据更新时间小于5ms内存映像网是一种快速网络,串行通讯,抗干扰能力极强,适用于工业场所。本光纤内存映像通讯网络属令牌传递式广播方式,每块网卡均设有FIFO暂存区,每个站可将要广播的内容放在FIFO中,待拿到令牌时将FIFO中先前存放的内容传递到映像内存中,再向下一个站传递,站与站之间依次传递,若想得到其它站的信息,可直接访问本站通讯卡的映像式内存相应定义的区域即可,对于快速网络,设计者必须事先确定每个站在映像式内存中的数据区域地址和范围,否则可能产生重叠现象控制器群结构使功能由各区控制器完成,许多要求快速交换的信息已在区域控制器群内交换完毕,必要的数据才上网交换,因而使主网站数量大大减少,使各站随机发送相碰撞的机会大大减少,系统采用了易于维护的以太网,使数据传输实时性得以提高而区域控制器群内部通讯采用GENIUS网,目前已有将GENIUS网缆改用光纤电缆的趋势系统中的控制器是多微处理器结构,多设置了4个CPU,各CPU都可以共享公共内存和一个区域内的多个功能将在多个控制器及控制器内多个CPU上分工执行,功能间的信息交换通过箱内总线进行CPU与CPU信息交换,群内高速网(同区内的一个控制器CPU与另一个控制器CPU交换信息)与主网(不同区域控制器CPU之间)进行信息交换。

  区域控制器群的功能可分为两层,上面一层为本区的综合控制层,完成逻辑顺序控制,接收过程机设定值和半自动方式时的人工设定值,向过程机发送数据,处理全区域性的功能;下层为机架控制器,负责控制一个或几个机架的一项或几项功能,并与数字传动一起完成设备的控制功能这种多层的通讯网,根据数据传输快慢的不同要求分流,提高了通信效率。

  一级通讯包括的范围有:过程自动化与基础自动化之间的数据通讯读各控制器的I/O信息;各控制器之间及与数字传动之间的快速数据通讯L1级通讯采用多种通讯方式,使用了两个光纤内存映像网:一个用于各控制器之间通讯,即主网;另一个用于VME设备,即用于要求快速响应的系统之间的专用网,连接弯辊串辊、液压AGC的控制器。两个网的传输速率均为170Mb/s,在加热炉区域使用以太网传输数据,区域控制器与OPU(OperationUnit)之间通讯使用Genius网,与过程机通讯通过以太网因系统采用了区域控制器群,其控制系统的I/O有两种:一种为FieldControl,它是一种模块化的分布式I/O多控制器产品,适用于宽范围的系统结构中,其核心是总线接口单元(BIU),可提供智能处理、I/O扫描、组态及通讯加入微处理机还可以完成简单的控制功能,因其安装在现场,节省了大量的电缆;另一种为GENIUSI/O,是一种能改变控制系统设计方案的产品,专用的GENIUS模块还包括高数计数器输入等功能近年来,已经以其低成本和高灵活性、功能强的特点在工业上得到了广泛的应甩1700热轧软件设计及对连轧过程的综级计算机系统的大区别是,1780热轧在L2和L3级中有一级不投入的情况下,L1级不能控制生产,而1700热轧计算机可以在无上级机的情况下运行。L1级软件是在对连轧过程进行综合分析基础上设计的。

  带钢热连轧控制过程的显著特点是因机槭电气液压和轧件间的相互关系而形成一个复杂的综合系统机架的横向、纵向弹性变形,使各种工艺参数的变动都是通过轧制力而影响出口的厚度及断面凸度而机架的弹性变形又是工艺参数(轧速、轧材)的函数,反过来又影响工艺参数(如前滑、后滑、轧制力等)及出口和入口的速度。这些程和微分方程组。为了克服解大量非线性方程组的困难,现在采用的方法是在小变量范围内将非线性函数线性化的方法,因而对复杂的公式可以进行简化设函数自变量为x,因变量为y,即:确定其工作点为X.和y.,则可以在这点展开成泰勒级数例如只考虑小波动对出口厚度变动的影响,因而只用其增量,如厚度公式:G:h-一轧件出口厚度;P-一轧制力;P0一一预压靠力;Cp-一在P轧制力下考虑弯辊力的刚性系数;SF一一弹跳系数;O一一油膜厚度系数;G-―辊缝零位补偿。

  轧件厚度受来料厚度、轧制温度变化和轧制速度的影响,这些变化在轧制过程中反映在轧制力的变化上因此,可写成函数公式:只考虑波动产生的影响,在额定工作点展开成泰勒级数,在厚度控制中忽略油膜厚度变化的影响,则可按公式W=W+W/Cp+WSF进行软件设计。

  按相同的方法将凸度方程进行简化:/Kf+S+Es+CR0:Kp-一对应轧制力的横向刚度;Kf一一对应弯辊力的横向刚度;P-一轧制力;F-一弯辊力;E一一综合辊型系数(磨损辊型、热辊型及原始辊型系数);Es-一串辊辊型系数。

  在程序设计时应考虑到任何机架工艺参数或调节参数变化对整个连轧机组各机架负荷参数以及目标参数的影响。

  1700工程已经完成了自动化系统的基本功能调试,自2000年11月28日起进入了热负荷试车阶段,生产实践已完全证明了系统的稳定性可靠f性在完成与二级计算机和三级计算机的联调后,它将成为鞍钢第二条具有世界先进水平的热连轧生产线(编辑袁晓青)2000~2001年世界各类管道建设一览表,km种类美国美国以外的地区世界总计2000年实际2000年计划2000年实际2000年计划2000年实际比例2000年计划比例,天然气管道原油管道成品油管道海上管道新建管道长度注:指各类管道长度与新建管道长度之比(张万山供稿)

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