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棒材连轧机组自动化系统构成及微张力控制 摘要：对某轧钢厂小型棒材连轧机组自动化系统布局、设备选型和功能进行了介绍，目的对类似轧钢行业在自动化系统设备设计和选型过程中提供一个借鉴和帮助；通过重点介绍微张力控制原理、微张力采集、微张力在交流／直流电机中的计算以及工程实现方法，对微张力控制在工程中的实际应用提供一个思路和方法。此自动化系统设计合理，布局紧凑，微张力控制运行稳定。某轧钢厂引进国外棒材连轧技术加热炉由法国STEIN公司提供，轧机设备由意大利POMINI公司提供，电气商为德国SIEMENS公司。连轧机组由18架轧机和4架减定机组成，设计能力为年产60万t棒材，于2000年建成投产，产品覆盖从螺纹钢10X3的三线切分到?65mm圆钢。1 自动化系统的布局和设备选型某轧钢厂棒材连轧机组自动化系统自顶向下分为3级，即过程控制级、基础自动化级和传动及仪表级，如图1所示。 过程控制级选择高档的SIEMENS的PC网络服务器作为人机界面HMI和计算机二级PLC服务器；各级系统软件选用微软WINDOWSNT4.0作为基础软件平台；计算机二级系统用ORACL正数据库和VC++6.0语言作为应用软件的开发平台；各操作台的人机口使用SIEMENS的WINCC软件作为应用软件；基础自动化使用SIEMENS的PCS7 V4.0作为应用软件开发平台；PDA数据采集系统使用IBA公司的PDA软件作为数据采集应用软件平台，原来系统软件为WINDOWSNT4.0现升级为WINDOWSXP系统。基础自动化加热炉燃控系统由法国STEIN公司提供，采用德国SIEMENS公司PLC，CPU型号为CPU414-2DP；其它控制系统PLC由德国SIEMENS公司提供，全部采用CPU型号为CPU416-2DP。各PLC与工程师站（PC机）采用MPI接口通信，波特率设定为187.5kb／s。各PLC之间的通信采用工业以太网（industry ethernet）通过CP443-1板通信。传动部分全部采用SIEMENS公司全数字交流传动，它具有动态特性好、维护量小等优点。主要使用的传感器有热金属探测器为Weber公司产品，型号为1004V ZS100；活套扫描器为法国DEITA公司产品，型号为TS 2234；高温计为LAND公司产品。过程控制级和基础自动化级之间采用星型拓扑结构的工业以太网，采用双绞线和光缆作为通信介质。各操作台用于人机交互的PC机通过光缆与8端口光缆集线器（HUB）型号为3COM公司Super Stack?II Switch 3300 FX相连，8端口光缆集线器（HUB）向下与另外24双绞线端口集线器（HUB）型号为3COM公司Super StackTMII Switch 3300通过自身Matrix Port接口相连。通信方式采用全双工，通信速率选用100Mb／s，网络协议采用TCP／IP协议。基础自动化级与传动级（包括各操作台）之间的数据交换采用PROFIBUS现场总线，提高系统的可靠性，降低了系统造价。加热炉燃控PLC与PROFIBUS通信波特率设定为1.5Mb／s；加热炉顺控PLC（ENTRY）和介质站PLC（MED）使用各自DP-Master接口与现场总线PROFIBUS通信波特率设定为500kb／s；物料跟踪PLC（TRACK）、冷床区PLC（COOL）、轧机区轧制控制PLC（CTRL）和1，2剪子剪切控制PLC（SHE）使用各自DP-Master接口与现场总线PROFIBUS通信波特率设定为1.5Mb／s；轧机区换辊控制PLC（MILL）使用自身DP-Master接口与现场总线PROFIBUS通信波特率设定为500kb／s，与急停S5PLC通过接口板CP443-5Ext定货号为6GK7 443-SCX01-0XE0连接，通信波特率设定为187.5kb／s；精整区PLC（BAR）与现场总线PROFIBUS相连采用3个接口，一接口段为PLC自身DP-Master接口，另两接口段分别各使用CP 443-5 Ext相连，通信波特率全部设定为500kb／s。2 自动化系统功能2.1 过程管理轧件跟踪：轧制规程的编制、存储和选取；原料库管理，钢坯管理，合同管理，成品管理，轧辊管理；轧线数据实测的采集；轧制规程参数的自适应；轧线设备的状态监视和故障记录；生产报表，与炼钢厂及全公司管理计算机ERP系统通信。2.2 人机界面系统HMI轧线各区段过程变量图形显示；轧线各区段启动条件图形显示；温度、断面尺寸，速度堆拉关系显示；报警和报警记录；轧制过程操作终端；轧辊等技术数据输入；原料管理操作终端；成品管理操作终端。2.3 基础自动化级1）加热炉燃控系统。包括炉温、燃料和空气串级交叉控制；炉膛压力控制；汽化冷却控制。2）加热炉顺控系统E