1、1. 80萬噸冷軋工程概述精品冷軋項目于2011年2月開始籌建，圍繞國內外市場緊缺的鋼材深加工產品，預計投資18億元，引進全套自動化生產線。一期工程于2011年10月正式開工建設，預計2012年年底投產。該項目由中冶京誠工程技術有限公司（原北京鋼鐵設計研究總院）負責工廠設計，吸收國內同類型工程的實踐經驗以及現代化企業管理模式，堅持項目建設和設備裝備水平的高起點、高效益、低消耗，采用當今國內先進的技術及裝備。主要機組包括：1450酸軋聯合機組、電解脫脂機組、罩式退火爐機組、雙機架平整兼二次冷軋機組、單機架平整機、電鍍錫機組、拉矯重卷機組、包裝機組、磨輥間設施、酸再生機組、110KV專線供電，廢水

2、、廢油、廢酸等處理及相關配套公輔設施。全線的核心設備由常州寶菱重工機械有限公司加工制造，自動化系統控制器PLC 、TDC采用西門子公司產品，各種檢測元件采用國際知名品牌，如瑞典ABB板形儀、比利時IRM測厚儀、德國EMG糾偏裝置等。同時，為保證高精度的板面質量及不同板面粗糙度的要求，引進德國WALDRICH的磨床和EDT設備。本項目設計年產量80萬噸，主要生產厚度0.15 mm 1.8 mm、寬度750 mm 1300 mm的冷軋薄板和鍍錫板。產品廣泛用于建筑、家電、汽車、電子等高科技領域。公司規劃的二、三期工程計劃投資建設連續退火、電鍍鉻、覆膜鐵以及印鐵制罐等生產線。產品以鍍錫板、涂鍍板、覆

3、膜鋼板為主，形成多條板材精加工和深加工生產線。2. 自動化系統部分機組自動化系統由L3（管理執行系統）、L2（過程自動化）、L1（基礎自動化）、L0（傳動）組成。管理執行系統MES（簡稱L3）系統覆蓋從合同管理、生產管理、作業計劃、質量管理、生產實績收集、物料跟蹤、檢化驗管理、倉庫管理、發貨管理等全過程的業務信息處理，MES系統根據公司冷軋產線生產的特點，管理和控制所有冷軋產線的生產過程，使公司的各級管理部門與冷軋廠在物流、信息流上能高度集成，以實現生產過程的全信息化管理，該部分為預留。過程自動化系統Level 2（簡稱L2）接收由上級系統傳來的生產計劃，根據計劃內容協同數學模型制定相關工藝參

4、數，并下達給基礎自動化系統Level 1（簡稱L1），同時監控生產過程中的各種參數，接收L1級傳送來的各種過程數據和質量數據，進行處理和記錄，向上級系統反饋，對生產計劃進行管理。基礎自動化系統Level 1（簡稱L1）收到來自L2的各種數據后，將這些數據同Level 0級系統采集到的數據進行比對驗證，管理下達工藝參數，對實際的生產過程進行控制，并向上級L2反饋。傳動和馬達控制系統Level 0（簡稱L0）主要負責執行由L1級下發的控制命令，對要求的數據進行采集和上傳，不具備智能功能，是直接與生產設備相連的控制系統。2.1過程自動化部分針對我們廠的冷軋項目，該過程自動化的概念可概述為：在生產的軋

5、制過程中，通過采用反映軋制過程變化規律的數學模型、自動控制裝置、計算機及其控制程序等，使各種過程變量（如流量、溫度、張力和速度等）保持在所要求的給定值上，并合理地協調全部軋制過程以實現自動化操作的一種先進技術。由于對冷軋薄板質量的要求越來越嚴，因此計算機控制系統已是冷連軋不可缺少的組成部分。二級計算機系統在生產中的作用：它利用材料跟蹤功能來支持生產；利用模型計算出設置值，并把這些設置值送到現場級，這樣可以減輕現場控制系統的壓力，也可以統一產品質量；利用神經網絡可以多次計算設定點來優化產品；并且可以使操作簡單化，解放了大量的勞動力，日志功能可以給工程師等人提供技術參數支持；所以二級計算機實現了現

6、代的、先進的工業自動化。過程自動化控制級，主要任務有：與上下級的通訊：過程自動化控制機提供與現場級的通訊接口，提供與生產管理控制系統的接口。和以上系統高效通訊，協調各部分間的數據傳遞。數據管理功能：過程控制系統在生產過程中管理的數據主要有：不隨生產過程變化的數據（如帶鋼原始數據信息，生產線全線張力設定參數、拉矯機設定參數等等）；生產過程中收集統計的數據，對現場控制級所采集的生產線狀態和工藝參數、生產數據進行處理，并進行相應的數據格式轉換和組裝，形成可被三級系統接受的數據信息，并把數據傳遞給現場控制級；隨生產過程變化的數據（如生產計劃數據、帶鋼跟蹤數據）。帶鋼的跟蹤功能：跟蹤帶鋼在生產線的運動過

7、程，通過帶鋼的跟蹤功能能對現場生產狀態時時監控。軋制規程的選擇和設定值計算功能：生產設定值計算功能主要是對生產過程中的延伸率、壓下量、張力等進行計算。數據統計功能：對生產過程中每個鋼卷的生產過程數據進行統計，并將數據保存在數據庫中，以備以后查詢和管理。其次對生產過程中的能源介質消耗進行統計。其次，過程控制系統的功能還有：數學模型的自學習、缺陷管理、記錄與打印報表等。冷軋項目的生產線包括：酸連軋生產線，脫脂、罩退生產線，單機架和雙機架平整生產線，鍍錫線及其拉轎重卷線。針對每個生產線的生產工藝的異同，過程自動化控制系統就每條線的配置也有差異，以酸洗生產線為例簡單介紹一下過程控制系統的配置： 酸洗生

8、產線硬件配置：序號設備名稱設備型號1服務器HP DL580系列2HMI客戶機HP Pavilion p7-1035cn3交換機D-Link/友訊 DES-1026G 24口 快速以太網交換機 2個千兆接口4打印機HP Color Laser Jet CP2025酸洗過程自動化控制系統的軟件配置詳單：序號軟件名稱軟件類型1Windows 2008 Server R2系統軟件2Visual Studio 2010簡體中文專業版應用軟件3Tred Micro Client/Server security for SMB最新版本應用軟件4Office 2010應用軟件5SQLDeveloper應用軟件

9、6中間件通訊平臺應用軟件7PCanywher應用軟件其酸洗線網絡配置圖如下圖所示：2.2基礎自動化部分基礎自動化系統（L1級）主要由PLC，遠程I/O 和HMI 組成，控制生產線的運行。其功能主要包括生產線的各種傳動控制，工藝和儀表的開環和閉環控制，采集生產線的重要狀態信息，質量數據和消耗量數據，并報送二級系統。提供操作員畫面，方便生產線的操作和維護。其中HMI是基于服務器和客戶機原理，相互之間以及與自動化系統之間通過快速以太網連接。服務器負責過程通訊，數據存儲以及與客戶機通訊。客戶機作為操作站，顯示服務器發來的數據，接受操作工的輸入并傳送給服務器。同時采用SIEMENS WinCC（Wind

10、ows Control Center窗口控制中心）系統軟件包作為HMI 的核心軟件，具有實時監控、歷史趨勢圖和報表、故障信息、良好的人機界面、豐富的圖形庫、過程控制功能塊和數學函數、數據采集、監視和控制自動化過程的強大功能，是基于個人計算機的操作監視系統。冷軋項目所用到的基礎自動化控制系統所用到的產品介紹:冷軋項目各個生產機組的基礎自動化系統主要采用SIEMENS 的S7-400 系列PLC 和WinCC 系統，由SIEMENS 提供。包括S7-400/S7-300/TDC PLC 主控制器以及ET200 遠程I/O 站。這些PLC 控制系統與人機接口的WinCC 均為西門子公司產品，所以控制

11、系統在以太網及ProfibusDP 網通訊上比較簡單、易維護。1、 SIMATIC TDCSIMATIC TDC CPU 為64 位RISC 處理器、266M Hz 時鐘頻率、32Mbyte SDRAM內存，最短循環掃描時間100s，典型值為0.3 ms，典型浮點運算時間0.9s（乘法）。最快控制周期可小于1ms，適合于應用在分布式生產過程的快速系統中。硬件集成化程度高，百分之百的工業級芯片，適用于各種溫度環境和工業現場環境。 圖1 SIEMENS TDC 2、SIMATIC S7 PLCSIMATIC S7 系統是為生產和過程自動化而設計的，其擁有一個較高的處理速度和優秀的通訊性能。即使在惡

12、劣、不穩定的工業環境下，全封閉的模塊依然可正常工作。結合SIMATIC 的編程工具，使得SIMATIC S7 的組態和編程都十分簡便，在工程應用中占有了很大的比例。S7-400 是具有中高檔性能的PLC，采用模塊化無風扇設計，適用于對可靠性要求極高的大型復雜的控制系統。v 圖2 SIEMENS S7-400 PLC3、ET200 的配置自動化系統中現場 I/O 信號的采集采用SIEMENS 公司的ET200M 產品。ET200 是一個模塊化的I/O 站，具有IP20 的保護等級。由于它可接的模板范圍很廣，因此，ET200 適合于特殊的和復雜的自動化任務。ET200 是Profibus-DP 現

13、場總線上的一個從站，最大的傳輸速率是12Mbps。在基礎自動化控制系統中，采用了大量的ET200 用于主操作室內操作臺、部分機旁操作臺箱、PLC 遠程I/O 柜，這些ET200 通過Profibus-DP 網與PLC 相連，這樣大大減少了現場I/O 接線，提供了系統的可靠性，同時也降低了用戶投資。圖3 ET200遠程I/O系列產品4、HMI監控軟件本工程采用的 SIEMENS WinCC（Windows Control Center窗口控制中心）系統軟件包是HMI 的核心軟件，具有實時監控、歷史趨勢圖和報表、故障信息、良好的人機界面、豐富的圖形庫、過程控制功能塊和數學函數、數據采集、監視和控制

14、自動化過程的強大功能，是基于個人計算機的操作監視系統。其顯著特點就是全面開放，在Windows 標準環境中，它很容易結合標準的和用戶的程序建立人機界面，精確地滿足生產實際要求，確保安全可靠地控制生產過程。WinCC 還可提供成熟可靠的操作和高效的組態性能，同時具有靈活的伸縮能力。因此，無論簡單或復雜任務，都能勝任。5、針對我廠冷軋項目生產機組基礎自動化配置介紹1) 酸洗冷連軋機組本機組配置了6套SIMATIC S7-400系統,3套SIMATIC TDC系統和2套SIMATIC S7-300系統。其中分別用于酸洗入口控制（SIMATIC S7-400）、酸洗工藝段控制（SIMATIC S7-4

15、00）、酸洗出口控制（SIMATIC S7-400）、酸洗介質系統控制（SIMATIC S7-400）、軋機機架控制（SIMATIC TDC）、軋區工藝控制（SIMATIC TDC）、GDM 網絡通訊（SIMATIC TDC）、軋機輔助控制（SIMATIC S7-400）、軋機出入口控制（SIMATIC S7-400）、軋區公輔系統控制（SIMATIC S7-400）、酸洗區急停控制（SIMATIC S7-300）和軋區急停控制（SIMATIC S7-300）2） 單雙機架平整機組單機架平整機組配置了1套S7400系統和1套TDC系統。其中S7400用于控制：順序控制和輔助系統；TDC系統分別

16、用于控制：主令控制和機架控制。雙機架平整機組配置了1套S7400系統和1套TDC系統。其中S7400用于控制：順序控制和輔助系統；TDC系統分別用于控制主令控制和機架控制。2.3傳動部分冷軋工程傳動主要采用TMEIC與西門子公司產品，其中東芝三菱電機工業系統（北京）有限公司，由東芝株式會社和三菱電機株式會社組成的合資公司，是世界領先的工業電氣和自動化系統設計，工程，制造及研發的供應商。酸洗線示意圖：使用輔助傳動的生產線軋機線示意圖：主要是主傳動的應用場所TMDrive-70 傳動采用三電平 PWM 脈寬調制，全數字矢量控制的整流器（交流-直流）和逆變器（直流-交流）構成的傳動系統，適用于主軋機

17、傳動等大功率傳動系統。 注入增強柵晶閘管（IEGT） 是一種新型電壓驅動型元件，它具有管壓降低和開關速度 高的優點。根據實際情況可選擇使用鼠籠電機或同步電機。以下是主傳動系統的列表。應用數量電機功率電機轉速傳動類型傳動配置Mill Stand 113000 kW300/900 r/minTMdrive-70（Conv+Inv）1x 10MVA(Conv)2x 8MVA(Inv)Mill Stand 214200 kW400/1000 r/minMill Stand 314200 kW400/1000 r/minTMdrive-70（Conv+Inv）1x 8MVA(Conv)1x 8MVA(I

18、nv)Mill Stand 414200 kW400/1000 r/minTMdrive-70（Conv+Inv）1x 8MVA(Conv)1x 8MVA(Inv)Mill Stand 514200 kW400/1000 r/minTMdrive-70（Conv+Inv）1x 8MVA(Conv)3x 8MVA(Inv)Tension ReelNo.112000kW285/1060 r/minTension ReelNo.212000kW285/1060 r/minTMdrive®-10e2 IGBT PWM 逆變器本系列逆變器使用 IGBT 器件，2 電平脈寬調制(PWM)輸出。傳動設備滿足 NEMA1/IP-20 防護等級，室內落地安裝，前開門結構，可背對墻面或者其他設備安裝。柜體帶有上下金屬走線槽。傳動設備可以在設備列表中的額定容量下正常工作。該系列產 品的基本特性為：· 最大輸出頻率為 200 Hz· 功率范圍為 2kVA2400kVA· 輸出電壓等級為 400/460V 及 575/690V 兩種規格逆變單元為抽屜式或者獨立柜體式安裝。多層抽屜單元及獨立柜體內部的功率 單元均具有滑軌，便于拆卸維護· 直流進線側采用公共直流母排形式·