1 前言我公司Φ320/Φ780×1200四辊铝冷轧机设计、制造于20世纪90年代初期,1994年5月投产使用。轧机生产的产品厚度为0 2～2 0mm,宽度为600～1000mm。由于受当时技术水平、装备水平等诸多原因的影响,轧机的 电气传动系统采用了模拟控制系统。其中,开卷机卷径计算等控制方式也未投入,无法实现轧制过 程的恒张力控制,难以保证轧制薄带产品的精度,控制精度低。该系统运行近10年,器件老化、 故障率高,而且模拟控制已逐步被淘汰,备品备件组织困难,存在维护工作量繁重、难度大等问题 。长期以来,这一系列的问题造成冷轧机工作效率低,生产效能难以发挥,并直接影响到铝板带材 产品的质量的有效控制、稳定保证和产品档次提高,经济效益受损。2003年下半年,我公司对 1200冷轧机的电气传动控制系统进行了技术改造,达到了高效、节能、降耗的目的。2 冷轧 机电传系统组成及主要技术参数 (1)机架直流电机传动控制系统轧机主电机:1台,934kW,630V/1600A,他励:220V/40A,速比:27234额定输出静力矩:52kN·m(2)开卷直流电机传动控制系统开卷机电机:1台,140kW,400V/400A,他励:220V/17 3A开卷张力:高速挡3600～36000N,速比:14 293低速挡7200～72000N,速比:7 279(3)卷取1#、2#直流电机传动控制系统卷取机电机:2台(同轴串联),140kW,400V/400A,他励:220V/17 3A卷取张力:高速挡3200～32000N,速比:8 5188低速挡6300～63000N,速比:4 1972(4)碎边直流电机传动控制系统碎边机电机:1台,5 5kW(5)直流220V、24V操作电源(6)轧机辅助交流传动系统(7)轧机机列操作系统 (8)工艺润滑、稀油润滑及板式过滤机控制系统(9)对中纠偏系统(10)冷轧机其他主要技术参数最大轧制力:7000kN轧制速度:25～6 0m/s穿带速度:0 3m/s压下量:20%～50%3 电气传动控制系统改造范围、内容和要求直流传动、机列控制 、油系统(液压)、板式过滤机及工艺润滑喷嘴等控制系统,控制电缆、传动控制柜、PLC柜、 轧机操作台和操作箱等全部更换,新增上位MMI控制系统,恢复开卷机自动对中系统,恢复、增 加部分检测、显示功能,设置轧机入口、出口和地下室的监视系统和架空封闭式操作间,改善工作 条件,方便生产操作和维护。改造的重点是各直流电动机的调节及操作系统,主机、开卷机和卷取 机组供电方式均维持原供电系统,控制回路全部更改,同时原系统的各种控制功能保留,增加一些 实用功能,原有的直流24V、直流220V电源系统不列入改造。充分利用网络通讯功能,分散 控制,集中监控,减少施工费用。并尽可能采用了通用、统一的元器件,降低系统备件费用。改造 后的系统具有一定的先进性,更要具备成熟性和可靠性,即实(适)用、可靠、先进。具体改造内容和主要技术、功能特点如下:31 直流电机传动控制系统以全数字可控硅整流装置取代原模拟系统。控制装置采用SIEMENS 6RA70,根据原系统的设计选定额定容量(原系统设计堵转电流是电机额定电流的2倍;过流保护是堵转电流的11倍)。并加装CBP2通讯板完成和PROFIBUS-DP的通讯。控制方式为双闭环速度自动 控制系统,具有电流自适应和速度自适应功能。有过压、过流、超速、欠磁、过磁、快熔熔断等完 善的保护,并记忆所发生的故障以便查找和处理。在每台6RA70装置控制柜中增加1台S7- 200PLC,利用其内部丰富的逻辑、延时、存储等功能块,完成单台装置的电气联锁控制,以 实现保护、操作。主电路主要由整流变压器(原有)、交流接触器(原有)、可控硅整流装置、快 速开关(原有)、直流接触器(原有)和电抗器(原有)等组成,并与控制系统进行联锁,用于故 障状态下装置保护、跳闸及分合闸操作。主机、开卷机和卷取机组均采用三相桥式全控整流电路。设备有主电路保护装置,保护电机和可控硅整流装置。速度反馈用的测速电机全部换成进口光电旋转编码器。31 1 轧机主电机传动控制系统在进口SIEMENS装置容量不足的情况下,采用了6RA70扩容 方式,功率单元采用符合国际GB4940-85,并通过了SIEMENS测试认证标准的可控 硅器件。具有正、反向点动功能的有准备逻辑无环流控制的转速、电流双闭环可逆控制系统。励磁 控制为非独立弱磁系统,基速以下恒转矩调速,基速以上恒功率调速。具有转速自适应、电流自适应功能。31 2 开卷机传动控制系统在正常生产过程中,主要在恒张力控制状态下。并具有正、反向点动功能的 有准备逻辑无环流控制的转速、电流双闭环可逆控制系统。励磁控制为非独立弱磁系统,基速以下为恒转矩系统,基速以上为恒功率系统。31 3 卷取1#、2#机传动控制系统与开卷机电控系统相同。当轧制薄带时,由于使用的张力较小,可根据工艺要求关闭卷取2#电机,以利于改善电机的控制。3 2 自动控制系统控制PLC系统采用了2套SIEMENSS7-300用于上、卸卷及机列操作 控制(PLC1)和油系统(液压)、板式过滤机及工艺润滑喷嘴等控制(PLC2),现场数据采集由现场8台ET-200M完成。32 1 PLC1负责全线的机理运行等逻辑控制,例如:点动、穿带、停止、液压缸的动作、行程开关 的保护等,完成轧机的上、卸卷及机列操作,机列单动时可以分别正、反点动。各种过程参数的实 时检测,上下网络的数据传递等功能和设备动作的联锁,与PLC2进行联锁,起到控制轧制节奏和集中监视的作用。机列运行时速度控制精度≤±05%,稳态张力控制精度≤±1%,动态张力控制精度≤±3%。3 2 2 PLC2完成各润滑及液压站设备动作的联锁控制功能,并且与冷轧区及上、卸卷及机列操作的PLC联锁。3 3 系统网络通讯现场总线采用PROFIBUS-DP网络,所有交、直流传动控制装置均配置P ROFIBUS通讯网卡。PLC及传动装置通过PROFIBUS-DP网同工业级PC机进行 通讯,来实现直流装置、I/O远程、PLC和上位机之间的数据传递、信号联络和通讯,相互交换数据。34 张力控制由SIEMENST400张力控制工艺板及其专用控制软件完成,采用实时滤波,采 集轧机的转速、电流、反电势,计算出电机转矩、加速度转矩、摩擦力矩,从而实现恒张力控制。卷径计算采用进口光电旋转编码器和超声波两种方式实现。35 碎边机传动控制系统由于碎边机所处的环境较为恶劣,所以改造为交流电机传动,这样可以减少 维护量。交流变频器采用了SIEMENS6SE70,实现恒转矩系统,可逆,转速、电流双闭环。36 新增上位MMI控制系统该系统配置2台研化工业级PC机作为主要控制硬件设备,分别放置在 主电室和轧机主操作台(触摸屏控制),用于生产管理和现场操作。并与测厚仪、厚控AGC系统 的接口等通过与PLC通讯来实现对控制装置及有关设备的工作状态进行实时监控,同时可以根据 现场的实际需要,收集、记录、分析设备的运行状态和生产状况,完成相应的记录文件和报表,为 生产管理提供原始数据。通过对主操作台上的触模画面操作,可完成工艺润滑控制、轧制线调整、 圆盘剪及碎边机等工艺和轧机各台设备操作;操作台上的速度设定、张力设定、板宽设定、板厚设 定等模拟量进入厚调AGC系统的PLC,根据厚调需要协调速度和张力。MMI控制监控画面采 用FIX软件设计,主要监控画面有:主画面、轧机主控画面、油系统操作画面、故障报警画面等 。各电机的转速、电流、传动装置的状态,包括欠磁、过流、电子板故障、可控硅功率单元故障、 润滑及液压系统等,均可在PC机监控画面上显示,并在PLC内形成启动、停车的联锁条件。通 过监控画面,操作人员可以清楚地了解全线每台设备的状态,以达到对每台设备工作状态进行实时 监控的目的。通过报警画面,操作人员及维护人员可以很快地知道故障的发生点及故障类型、故障 原因,缩短故障查找时间。4 改造实施情况2003年8月12日,冷轧机停机进入改造阶段; 至8月30日完成了旧系统设备、线路的拆除和新设备安装工作。空负荷、有负荷调试于10月2 5日完成,同期进入边生产、边调试(精调和系统完善)阶段,对这个期间出现的问题进行了现场 解决。改造工作总体上进行顺利,通过了生产运行考核,如期验收交工。5 结束语通过对冷轧机 电气传动控制系统的改造,提高了设备装机水平和系统控制精度,达到了改造的技术性能要求和生 产要求。目前,冷轧机电气传动控制系统运行正常,故障率明显降低,原系统长期影响和困扰冷轧 机生产效能、稳定运行和产品质量稳定的问题得以解决。1200冷轧机电气传动控制系统改造@ 周勇$丹江口铝业有限责任公司!湖北丹江口442700冷轧机;;电气传动;;控制系统 本 文介绍了对1200冷轧机原模拟电气传动控制系统进行改造的范围、内容和主要技术、功能特点 。通过改造,提高了设备装机水平和系统控制精度,故障率明显降低,原系统长期影响和困扰冷轧 机生产效能、稳定运行和产品质量稳定的问题得以解决。锁,与PLC2进行联锁,起到控制轧制节奏和集中监视的作用。机列运行时速度控制精度≤±05%,稳态张力控制精度≤±1%,动态张力控制精度≤±3%。3 2 2 PLC2完成各润滑及液压站设备动作的联锁控制功能,并且与冷轧区及上、卸卷及机列操作的PLC联锁。3 3 系统网络通讯现场总线采用PROFIBUS-DP网络,所有交、直流传动控制装置均配置P ROFIBUS通讯网卡。PLC及传动装置通过PROFIBUS-DP网同工业级PC机进行 通讯,来实现直流装置、I/O远程、PLC和上位机之间的数据传递、信号联络和通讯,相互交换数据。34 张力控制由SIEMENST40
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