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太钢不锈钢退火酸洗处理线自动控制系统

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2020年4月19日
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太钢不锈钢退火酸洗处理线自动控制系统
  不锈钢冷热板退火酸洗处理混合线，既能处理不锈钢热轧带又能处理冷轧带，这样的生产线建设进度快，节省投资。不锈钢板先经过退火，若处理热轧带，需要经过抛丸机，打掉钢板的氧化层，然后经过酸洗槽酸洗，漂洗，烘干，卷取。当处理冷轧带时，不使用抛丸机。此线的主要特点是双层结构、线长。全线主要划分为带卷准备段、入口段(POR～SR4)、炉子段、抛丸机、酸洗段、出口段(SR6～TR)。带卷准备段用于焊接引带。带钢的头尾焊接由入口段W1焊机完成。

  工艺流程如图1所示。

  图1 退火酸洗处理线工艺流程图
  POR—开卷机；F1—矫直机；R1～R4—夹送辊；C1—切头剪；C2—切尾剪；CPR—导向辊；BR1～BR5—张力辊；SR1～SR8—对中辊；SBM—抛丸机；TR—卷取机；PWO—开卷卷纸机；PW1～PW2—卷取1＃、2＃垫纸机；W1—焊机

  全线采用端进端出形式，总长共计600m，BR1～SR3为入口活套段，SR6～SR8为出口活套段。主要参数见表1、表2和表3。

  表1 产品主要性能 

   表2 设备张力参数

  表3 运行速度参数

  控制系统的硬件组成

  全线PLC系统和传动系统选用法国CEGELEC公司产品，退火炉过程控制系统选用日本横河的μXL集散系统。系统配置如图2所示。

        图2 退火酸洗处理线自动控制系统配置图
  -4台ALSPASTATION255型操作站，主频200MHz，内存64MB，硬盘1GB；1台17in(43mm)彩显。它们分别实现入口段、出口段、炉子段、酸洗段的集中监视，设定值的输入，各种启停信号以及生产报表等功能。

  -2台PC编程器，内存为32MB，硬盘1GB，用于软件编程和调试。

  -2台DELNI局域网控制器，经过以太网实现2台编程器、2台80-MTPLC、操作站之间的通信，所有信息都要经过以太网传输。

  -2套80-MTPLC(MD、ME),4个CPU。MD实现液压系统、抛丸机、出入口辅助设备控制、出入口段带钢张力、速度控制及全线跟踪管理控制。ME实现炉子段、酸洗段的带钢张力和速度控制。

  -6套80-35PLC(HA、HB、HE、HC、HD、HF)，选用CPU351型主板，实现各区段的顺序控制。

  -ZA、ZB……ZJ、ZK为变频调速系统，选用GD3000变频器，实现开卷机、张力辊、活套小车、卷取机等设备的速度和张力控制。

  -RA、RB、RC为远程I/O站，主要有传感器、电磁阀、操作台、马达控制中心的输入信号和控制信号。

  -网络系统共有5种通信网络。

   以太网：波特率10Mb/s，该网长度为300m，网上共有8个H4005收发器，PLC之间的通信用E900协议，操作站和80-MTPLC之间的通信用TCP/IP协议。

  N80网：实现80-MTPLC(MD)和80-35PLC(HA、HB、HE)之间的通信。

  InterbusS1网：实现80-MTPLC和变频调速系统之间的通信，速度和张力参数均由此网传送。

  InterbusS2网：实现80-MTPLC和远程I/O站、控制台之间的通信。

  MODBUS网：实现80-MTPLC(ME)和80-35PLC(HC、HD、HF)之间的通信。

  控制思想

  控制系统的突出特点就是采用了分散控制、分片监视、分片操作，经过网络通信实现集中管理。全线带钢张力、对中、纠偏、焊缝监控和识别以及酸洗过程自动化由Cegelec计算机系统实现，退火炉过程自动化选用μXL集散控制系统。

  焊缝跟踪是实现自动控制的重要一环，在钢带焊接后进行控边打孔，到尾部剪机由检测装置确定焊缝位置，自动控制剪切。

  全线的主要控制是张力控制和速度控制，下面作简单介绍。

  1、张力控制系统

  全线张力控制分为6段：开卷机段(POR～BR1)、入口活套段(BR1～BR2)、炉子段(BR2～BR3)、酸洗处理段(BR3～BR4)、出口活套段(BR4～BR5)、卷取机段(BR5～TR)。张力控制采用最大力矩法，主要涉及张力初始给定、卷径动态计算、张力电流计算等。

  (1)初始值计算

  根据带钢厚度、宽度、初始卷径等近似计算张力初始给定值，可在操作站修正。

  (2)卷径动态计算

  根据线速度V1和角速度ω，采用如下公式计算卷径

  D=2V1/ω

  (3)张力电流计算

  T=2iηCmITφ/D=KITφ/D　　　　　　　　　　　　 (1)

  IT=DT/(Kφ)　　　　　　　　　　　　　　　　　 (2)

  K=2iηCm

  式中ω——角速度(rad/s)；V1——线速度(m/s)；T——带钢张力(N)；D——带卷直径(m)；i——传动比；η——机械效率；Cm——电动机转矩常数；φ——电动机磁通；IT——张力电流(A)。
  在变频的基频以下，磁通φ为常数，张力电流与卷径成正比变化，按(1)式保证IT/D恒定，即实现恒张力控制。在基频以上，电流恒定，电机磁通φ变化，弱磁升速，按(2)式计算张力电流给定。在升降速动态过程中，考虑加速电流Ia，进行张力动态补偿。

  2、速度控制
  全线以4＃张力辊(BR4)为基准速度，80-MTPLC进行速度分配运算，分别计算出1＃、5＃张力辊、炉子辊道等的速度给定，经过Interbus网传送给相应的变频器，实现线速度的控制。
   软件简介
  本系统软件主要分为系统监控开发软件、带钢控制软件、全线辅助设备控制和顺序控制软件，下面分别做简单介绍。

  1、监控软件

  4个操作站的4套操作监控软件采用P3200组态软件开发，具有钢带跟踪、厚度、宽度、钢种、张力、电流、速度等实时参数显示，画面逼真，操作简单方便。

  2、80-MT PLC控制软件

  80-MT PLC控制软件主要控制全线带钢的速度、张力等。采用COGITO图形编辑软件开发，是一种模块化和功能化的语言，主要分为8个控制软件：液压装置、抛丸机出入口辅助设备控制软件；入口到SR1带钢控制软件；SR7到张力卷筒带钢控制软件；全线跟踪管理软件；酸洗段的化学处理带钢控制软件；SR2到出口炉子带钢控制软件；SR5到处理中段带钢控制软件；从处理中段到SR6的带钢控制软件。

  3、80-35PLC顺控软件

  80-35PLC顺控软件用于完成全线辅助设备控制和逻辑顺序控制，采用梯形图编辑语言开发，共有6套顺控软件，即(1)HA入口辅助设备顺控软件；(2)HB处理段辅助设备及抛丸机顺控软件；(3)HC酸洗处理顺控软件；(4)HD漂洗处理顺控软件；(5)HE出口辅助设备顺控软件；(6)HF辅助化学处理顺控软件。

  结束语
  不锈钢退火酸洗处理线已于1999年3月在太钢不锈钢冷轧厂投入使用，计算机控制系统的硬件和软件配置先进，运行稳定可靠，实现了各项功能指标。该线的投产对太钢提高不锈钢产量和质量，对于生产不锈钢光亮板起到非常重要的作用。

发布于： 04月03日