1、冷轧厂酸轧联合机组过程自动化系统,方海祥,内容提要,机组主要工艺设备布置图 生产工艺流程 机组的主要工艺特点 过程自动化的基本功能 冷连轧机主要数学模型 设定值计算 工艺术语和系统用语 主流控制系统简图,机组主要工艺设备布置图,生产工艺流程,根据生产计划，通过原料库的吊车把钢卷吊至酸轧联合机组入口段的步进梁上，经过开卷机、焊机、入口活套、拉伸矫直机破鲮后，进入盐酸紊流酸洗槽来除掉带钢表面的氧化铁皮，经过酸洗、漂洗、烘干后的带钢通过酸洗出口活套送到切边剪。根据下工序生产要求，带钢可以在此处切边或不切边。带钢通过切边剪后进入到冷连轧机入口段的活套内，供串列式五机架冷连轧机轧制。经冷连轧机轧制后的带
2、钢送至卡罗塞卷取机上卷取，当卷重或带钢长度达到所规定值时，由轧机出口段的飞剪进行剪切分卷。卷取好的钢卷由卸卷小车卸下，由过跨步进梁将钢卷送至轧后库存放。出口段设有带钢表面检查站，必要时对带钢上下两个表面进行检查。轧后库的钢卷可以直接作冷硬卷直接卖出，也可以作为下工序的原料做进一步处理,机组的主要工艺特点,酸轧联合机组技术是当今最先进的冷轧工艺技术。它具有生产效率高，生产布局紧凑，成材率高，产品质量好等特点。经过多年来的实践，现已经成为各大钢厂冷轧改造和新建的首选。 该机组是从传统的酸洗机组和连轧机组发展而来的。比较而言，它主要具有以下优点：,优点,减少了酸洗出口卷取、轧机入口开卷和焊接等设备。
3、减少了设备投资。 减少了酸洗后库和相应的起重运输设备 减少了轧机每次穿带时的升降速及停机时间，保证了稳定轧制，提高了产量和质量。 酸洗和连轧工序合二为一，减少了操作人员。,过程自动化的基本功能,模型计算及预设定 数据采集 材料跟踪 报表和数据记录 同HMI系统接口 同1级基础自动化级接口 同3级生产管理级（或ERP）接口,冷连轧机主要数学模型,轧制模型 物理机械模型屈服强度模型摩擦力模型温度模型等 板形相关模型 辊缝模型弯辊模型轧辊温度模型轧辊磨损模型压下模型 模型自适应,设定值计算,原始数据 - 厚度 - 带宽 - 带钢板形,轧制指令 - 自动 - 标准 - 操作工,材料数据 - 材料强度
4、材料强度增加,轧辊数据 - 轧辊直径 - 轧辊粗糙度,摩擦力数据 根据 - 速度 - 轧过长度,平直度模型 - 辊缝 - 弯辊 - 轧辊温度 - 轧辊磨损,轧制模型 - 轧制力 - 前滑 -轧制力矩 - 带钢温度 - 轧辊热流 功率,厚度改变 - 产品改变 - 厚头 - 负荷分配,压下模型机架弹跳、轧辊变形、轴承间隙,带钢温度模型,设定计算,秒流量控制理论 MASS FLOW CONTROL,秒流量恒定原理是冷轧轧制理论的基本原理，它指机架入口的带钢流入量必须等于机架出口的流出量。可表示为：H0*W0*V0*t=H1*W1*V1*t由于冷带轧制中宽展可以忽略不计，所以就可以表示为H0*V0=H
5、1*V1。同理，五连轧机的秒流量原理可以表示为：H0*V0=H1*V1=H2*V2=H3*V3=H4*V4=H5*V5,扩展秒流量控制理论（西门子）,扩展秒流量控制方式将秒流量恒定的原理延伸到一架前张紧辊，把它作为0机架。通过改变张紧辊速度来补偿一架后带钢的厚度偏差。比如说一架出口厚度偏大，就是说要降低一架出口的秒流量，那么就通过降低张紧辊的速度来达到降低入口秒流量就达到目的。,扩展秒流量计算公式,一架前后秒流量（ h0+h0）V0 =（ h1+h1）V1 其中h0是原始数据入口厚度， h0是来料偏差，h1是一架后目标厚度，由于来料偏差导致了一架后偏差 h1。那么此时系统就自动来调节张紧辊的速
6、度V0来消除厚度偏差。调节量为 V0。 V0= - V1 * h1 / （ h0+h0） 这样（ h0+h0）（V0+ V0）= h1*V1就可以达到目标厚度h1了。,动态变规格（FGC）,FGC(Flying Gauge Change)是联合机组所具有的独特而又不可缺少的功能。因为前后两卷钢是焊接在一起并不间断轧制，因此在轧完一卷后设定值要发生改变另一卷钢的设定值要随着焊缝在每个机架的改变而动态地去控制执行机构。因此焊缝检测和计算也是非常重要的。该功能由一级来完成。,边缘降控制EDC,EDC（Edge Drop Control）仅用于硅钢轧制。边降控制将用于第一和第二机架。使用与否由3级机通
7、过原始数据指定。 ED的原因有：从热轧过来的带钢已经有了相应的厚度形状 ；带钢边部所受到的平压比带钢中部的压力要小导致产生切线方向的压力 ；由于轧制力恒定，边部材料的横向流动导致一个大的厚度压下量。 在边降控制要投入前，在要用边降控制轧制的那卷钢头部通过5架后要换辊，换一种特殊的EDC工作辊。要恢复正常即不用边降控制轧制时，在新钢卷头部通过5架后也要换辊。,西门子神经元网络（自学习）,主要是通过比较实测值和设定值之间的差别进行综合分析产生多元修正因子，用于后来钢卷模型设定计算。就象人的脑神经通过长时间的积累，凭经验可以对行为进行分析判断。,双机热备份,两台小型机（高端服务器）作冗余配置，一台在
8、线，一台备用。当在线计算机出现故障时，系统自动切换到备用的计算机，来控制生产。它的好处是明显的，降低了故障时间。 （武钢一冷轧改造前就是使用的双VAX热备份。系统为应用系统设置了3种状态：IDEL停止，STANDBY等待，MASTER在线。当其中一台VAX机处于MASTER时，它就负责投入控制。此时另一VAX机要处于STANDBY状态，才能通过网络软件互相监控,并把两个计算用的数据文件同步对拷。一旦由于故障在线机崩溃，就是IDEL了，那么备用机马上就从STANDY转到MASTER状态，这个过程不到5分种，就可以继续控制轧制了。） 三菱日立过程控制系统使用的是双机热备份结构。,磁盘阵列RAID,
9、RAID（Redundant Array of Independent Disks）是一种把多块独立的硬盘（物理硬盘）按不同的方式组合起来形成一个硬盘组（逻辑硬盘），从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据备份技术。 组成磁盘阵列的不同方式成为RAID级别（RAID Levels）。数据备份的功能是在用户数据一旦发生损坏后，利用其它磁盘上备份信息可以使损坏数据得以恢复，从而保障了用户数据的安全性。,硬盘热拔插,主要指磁盘阵列中的某个磁盘发生故障时，在不停机的情况下，直接把故障硬盘拔出换上新硬盘。这时，磁盘阵列的备份功能就自动把数据恢复到新硬盘上（数据恢复过程一般不超过1小时）。 这种功能一般
10、为SCSI（Small Computer System Interface，小型计算机系统接口） 接口的硬盘才具有。 附注：与SCSI对应的是 IDE接口，台式机最为常用的硬盘接口 。 IDE（集成磁盘电子接口，Integrated Drive Electronics）,西门子控制系统拓扑示意图,DB Server,ADH Server,PLC,PLC,ET200,ET200,ET200,ET200,100M以太网交换机,GDM全局数据存储,Profibus 现场总线,西门子软件简介,WINDOWS NT/2000平台，ORACLE数据库，开发语言C+，SUBSYS子系统（用于内部通讯，基于CORBA西门子自己开发的系统）。 2级画面由使用ORACLE FORM开发，REPORT作报表。WINCC开发HMI画面。 此外还有一些诊断工具和灾难恢复软件等。,日立控制系统拓扑示意图,PLC,PLC,PLC,HPC,HPC,3级,以太网交换机,HMI,以太环网,双HPC热备份 共一个磁盘阵列,PLC通过C-Net和D-Net连接远程I/O和仪表等,三菱日立软件简介,LINUX平台。数据以文件形式存放。开发语言C+。 2级画面VB开发。MICA开发HMI画面。 此外还有一些中间件和工具软件。,不足之处，请多指教。谢谢！,
