迁安市九江线材有限公司轧钢四厂高速线材全连轧电控系统说明书编写：吕领校对：杨峰，陈忠天津先导机电有限公司2008年1月一、电气设备概述1、低压供配电设备车间电气设备用电分四个等级，粗中轧机组及预精轧机组直流电动机为DC550V，三台飞剪直流电动机DC440V，精轧机组直流电动机为DC750V ，辅助设备交流电机为AC380V。

直流传动控制室：位于主电室内，给粗中轧及预精轧13台DC550V电机供配电、精轧2台DC750V电机供配电、3台飞剪DC440V电机供配电、活套扫描器及热金属检测器、光电编码器、接近开关、电磁阀等用于轧制区自动控制的检测元器件供电。

主传动及自动化控制布置在主控室，加热炉区传动布置在炉区电控室，轧线上位机操作员站布置在3号操作台上，PF线上位机操作员站布置在4号操作台上，全线上位机工程师站布置在主电室。

直流电机传动控制及PLC选用德国西门子公司产品全数字6RA70装置及S7系列PLC。

2、轧制区主传动设备本车间轧线传动共有15台主传动直流电机和5台附传动直流电机。

在主操作室集中控制交直流主电机的正常启动、停车。

交流电源通过整流变压器及可控硅将交流高压变为DC750V、DC550V、DC440V，供给15台直流主电机和5台附传动电机。

电控系统中设有三个等级故障保护和报警：Ⅰ级――这级故障将使主电机立即跳闸，如烧快熔等控制系统故障（重故障）。

Ⅱ级――这级故障使主电机立即停车但不跳闸。

例如传动系统润滑站故障、水压过低、油压过低等。

Ⅲ级――这级故障使主电机不能启动，如已经运转，则发出警报及经延时后主电机停车。

例如传动系统风机未开等。

主电机的运转、停车包括正常启动、正常停车、准备开车、事故紧急停车等。

具体为：操作台具有正常启动、正常停车、准备开车、事故紧急停车粗中精轧机组15台直流电机及碎断剪夹送辊吐丝机三台交流电机的功能。

紧急停车的必要条件：①发生重大人身或轧线设备事故或系统报警长时间不能自动消除。

②系统自动控制失灵。

③人为轧卡取样。

④液压、润滑系统事故。

⑤供水系统故障，水压或流量不足。

主辅设备之间电气联锁及联动1、各主机列（机组）主传动设备由三个润滑站供油润滑，润滑站与主电机之间实行联锁。

开车前，启动稀油站工作，当润滑正常才能启动主电机，否则不能启动。

如主电机在运转过程中收到润滑站发来的润滑不正常信号，主电机即自动停车。

2、以精轧机速度为基准，粗中轧的速度按比例跟随精轧速度，从上位计算机完成设定。

夹送辊吐丝机及散冷辊道的速度也可在上位机上设定。

3、直流电机启动时和相应的电机冷却风机及功率柜风机实行联锁，冷却风机未启动情况下，主电机不能启动，主电机停机后延时1M停转电机冷却风机，功率柜风机不停。

3、生产线设备操作室（点）车间共设3个操作室若干操作点。

交直流主传动系统集中控制，正常运转、停车信号由主操作台（3#台）统一发给主电室；低压辅助传动部分局部集中控制，由各1#、2#操作台及配套操作点实现。

主控制室：操作控制粗中轧机主电机设备，操作控制精轧机主电机设备、平立活套，操作控制一个碎断剪、三个飞剪的启停，操作控制夹送辊、吐丝机的启停。

二、电气控制系统组成1、电气传动控制系统：直流主传动电机控制系统粗中轧机通过十一台直流主电机单机拖动，预精轧通过两台直流主电机单机拖动，精轧机通过两台直流主电机联机拖动，传动系统采用以西门子6RA70为核心组成调节部分，性能可以达到国内外先进水平，具有很高的性能价格比。

1）6RA70调节柜西门子6RA70系列全数字直流调速装置性能先进，质量可靠，得到国内外的一致认可。

(详细的技术和指标请参照6RA70手册和指南)。

每台柜内以一台（精轧机为两台）6RA7018(不可逆)全数字直流传动调速装置为核心，实现电动机调速控制。

通过CBP通讯板上网，参与网络控制和活套闭环调节、微张力闭环调节。

轧机柜内的S7-200用于完成联锁与逻辑控制部分，通过USS协议与本柜70通讯，参与网络控制。

实现电机逻辑联锁控制。

电动机励磁调节部分和功率调节部分也在此柜中。

调节部分仍由6RA70来完成；功率柜风机，电机风机控制也在柜中。

2）功率柜功率柜为功率放大部分，内含不可逆整流桥一套及各种保护、检测用附件。

3）进线柜进线柜主要元件为ME断路器及吸收组件和进线电抗器。

4）数字量的给定与反馈:主传动装置的给定值都有PLC主机发出,通过DP网传送到6RA70为数字量信号。

电动机速度反馈由脉冲编码器检测提供，直接送到6RA70，同样也为数字量信号。

这样，数字给定(PLC)+数字调节(6RA70)+数字反馈(编码器) 全数字直流调速系统的高性能、高品质。

5）技术特点A.具有很高的技术先进性本方案是采用计算机网络组成的集散自动化控制系统的典型方案。

在单机传动自动化方案中，不仅为全线自动化留有足够的控制环境和条件，同时在全线自动化实现前，具有很高的技术先进性。

可以实现传动组内轧机之间的联调、单调控制。

B.具有很高的轧机调速可靠性调节柜统一采用西门子6RA70全数字直流调速装置，具有很高的可靠性。

a)接口能力强具有开关量输入、输出，模拟量输入、输出功能；具有测速机和编码器两种测速反馈功能，且具有单独上网能力。

b)保护性能强6RA70本身具有故障标号，运行中检查的故障多，故障分类清楚，故障提示信息多，便于故障处理。

保护的灵敏度、动作的可靠性都是目前最好的系统。

主要保护有：过流、过压、过速、失磁、断电、码盘故障、堵转、电机过热、功率柜过载等。

c)软件性能优越本身具有操作面板，同时，提供一套完备的软件包，可在微机上调试编程诊断。

本身具有软件保护设置，以保证软件的安全；具有四种自动优化功能，使调试时间缩短，在轧机控制中，有很高的精度。

d)可靠性高，故障率低，并在国内具有强大的技术服务和售销网。

6）网络的采用，提高了可靠性和控制性能，减少了设备成本由于采用集散控制模式，大大减少了控制电缆的数量，使总投资降低。

7）充分考虑设备检修维护的方便在调节柜中，增设必要的开关和信号，无需PLC的干预可完成本轧机的调试维护工作。

8）控制系统性能指标1）调速范围：1：202）系统调节精度：0.3％3）静态速降：0.2％4）动态速降：1％5）恢复时间：200ms（3）交流辅助传动系统全线包括十二台M440交流变频调速装置，散冷辊道由9台11KW的MM440一对一控制9台电机，集卷站由3台MM440分别控制托板、芯棒和小车电机（包括收集）。

（4）直流辅助传动系统三台飞剪通过两台直流主电机单动拖动，飞剪与轧机的控制系统组成基本相同，同样采用以西门子6RA70为核心组成调节部分，用主PLC（S7-400）完成剪切及逻辑控制，柜内的S7-200用于完成联锁与逻辑控制部分需要的信号传输，通过USS协议与本柜70通讯，参与网络控制。

实现电机逻辑联锁控制。

柜内以1台6RA7018(可逆)全数字装置为核心，实现电动机调速控制，飞剪定位控制。

使用S7-400PLC模块FM450高速计数器模块实现飞剪定长控制，通过CBP通讯板上网，参与网络控制。

因飞剪需要快速启动及快速制动，所以都采用可逆装置。

2、电气自动化控制系统：车间内13架连轧机组和三台飞剪，全线辅传动设备均采用两级计算机网络控制（即PROFIBUS-DP网、工业以太网及USS通讯、RS485串口通讯），形成全线自动化控制系统。

建立人工智能的控制系统，不仅要满足现场生产工艺的要求，而且要给用户提供一个灵活,方便的人机操作界面，无论从实时性方面，还是从可靠性、易操作及连续运行性方面，都对自动化系统是一个全面的考验.，总结我们以前所作的工程，并且参考国外同类型企业的先进的控制方案，我们采用由计算机网络组成的集散控制系统(DCS)，这种系统充分体现了分散控制，集中管理的现代计算机控制思想。

采用两级网络制自动化控制系统，即现场实时控制网--为西门子 PROFIBUS-DP （3条）网及工业以太网 (1条) (1)现场实时控制网 -- PROFIBUS-DP网及工业以太网:PLC控制符合德国DIN19245标准的PROFIBUS-DP网，为西门子公司专为工业现场开发的高速现场处理总线网，短小的信息帧结构，使得它具有高速的循环通讯能力和高度的容错性。

最大传输距离：23800m最大传输速率：12MBPS传输介质：双绞屏蔽线拓扑结构：总线型原理：令牌 (Token Passing )附加主从结构该网络为：∙PLC主机柜S7-400PLC与15台连轧机主电机6RA70传动系统、1#2#3#飞剪6RA70、中精轧机、3#操作台远程输入输出模块（ET200M）、散冷辊道MM440组成 PROFIBUS-DP1 网络；∙集卷站PLC柜S7-300PLC与3台MM440、4#操作台远程输入输出模块（ET200M）组成PROFIBUS-DP2 网络；∙PF线PLC柜S7-300PLC与PF线ET200M组成PROFIBUS-DP3网络；∙PLC主机柜S7-400PLC与六台温度巡检表组成RS485串行通讯网络，采用MODBUS协议。

∙PLC主机柜S7-400PLC、集卷站PLC柜S7-300PLC、PF线PLC柜S7-300PLC和三台上位机组成工业以太网络；∙15台轧机控制系统及3台飞剪控制系统S7-200与各自的6RA70传动系统使用USS通讯；特点1）技术先进性系统是由具有处理现场总线特性的PROFIBUS-DP网络组成的集散控制系统(DCS)，跨跃了从模拟系统到数字系统的这一级台阶,它不同于以往的集中控制系统或以前的对等网络或主从网络，现场信号被智能的电气终端(例如：6RA70装置)自动进行处理，而不必请求主站的干预，但受到主站的宏观控制，这样主站即可节省大量的时间处理更多、更紧要的任务。

2）极快的速度到目前为止，S7-400 是S7系列PLC with DP port 系列中最快的CPU，由于使用了处理现场总线技术的PROFIBUS-DP网，大量的信号在现场已被处理完毕，所以使用该系列CPU即可完成具有如此庞大运算任务的工程，又为为厂家节省成本。

另外PROFIBUS-DP 网络的短小桢结构，才可以使得网络通讯速度得以最高。

例如：对一架轧辊的控制任务，仅用128μs 即可传送和接收完毕。

3）强大的可靠性网络传输是将大量的 信息 编码传送，从而各取代电气终端间的电气连线(例如：操作台到可控硅室等，大量的、远距离的、点对点连线)，这不仅节省了导线，而且使节点端子减少，从而降低了故障率，减少了检修工作量。

∙网络上某一站点故障或检修，不影响整个网络的运行。

∙数字系统与模拟系统的一大差别就是不会产生零漂，这就给了系统可靠性有力地保证，减少了维护工作量。

4）很高的精度数字系统与模拟系统的另一大差别就是不用增加设备，就可以达到很高的精度，S7 的CPU为32位的微处理器，浮点运算精度很高, 6RA70 的闭环调节精度小于 0.006%, 在轧机控制中有很高的精度.5）操作方便不论是从操作台操作，或是从工控机操作，都有简单方便，容易掌握的方法，按照工艺提出的要求，设定各机架的速度，轧辊辊径等的数字量值。