轧制过程控制第四篇板带钢轧制过程控制计算机控制系统解析课件.ppt

1、北京科技大学 机械工程学院 1章、基本概念综述章、基本概念综述 1.1 1.1、现代化连轧机控制系统的概念、现代化连轧机控制系统的概念 1.2 1.2、工艺设备对计算机控制系统的要求、工艺设备对计算机控制系统的要求 1.3 1.3、国内外连轧机计算机控制系统的主要类型、国内外连轧机计算机控制系统的主要类型 1.4 1.4、本章小结、本章小结 2022-8- 1.1.1 1.1.1、连轧机控制系统包含的、连轧机控制系统包含的“三电三电”范围范围 电气控制设备电气控制设备 计算机和网络设备计算机和网络设备 自动化检测仪表自动化检测仪表 1.1.2 1.1.2、连轧机控制系统不包括的范围、连轧机控制

2、系统不包括的范围 厂房设施及土建厂房设施及土建 供配电设备供配电设备 公辅设备公辅设备 工艺设备本体工艺设备本体2022-8- 4高高2 2低低”的技术经济指标求得效益的技术经济指标求得效益 高效能高效能:年产量达到年产量达到100-500100-500万吨。万吨。高效率高效率:轧制速度达到轧制速度达到2020米米/秒。秒。高质量高质量:厚度精度达到微米级。厚度精度达到微米级。高可靠性高可靠性:系统运行率系统运行率99.8%99.8%以上。以上。低投资低投资:吨钢投资低。吨钢投资低。低消耗低消耗:能源、介质、材料、备件消耗低。能源、介质、材料、备件消耗低。2022-8- 高速控制：设备采用液压

3、传动，控制采样周期可达高速控制：设备采用液压传动，控制采样周期可达2-20ms2-20ms，需要进行需要进行“高速控制高速控制”。高速通讯：主要质量控制功能集中于精轧机组，各控制器及各高速通讯：主要质量控制功能集中于精轧机组，各控制器及各CPUCPU间具有间具有1-2ms1-2ms级的数据更新能力，需要进行级的数据更新能力，需要进行“高速通讯高速通讯”。功能关联与耦合：功能关联与耦合：功能之间相互影响，多个功能需共享输入和功能之间相互影响，多个功能需共享输入和输出模块。输出模块。2022-8- 1.3.1 1.3.1、热连轧机计算机控制系统的演变历程、热连轧机计算机控制系统的演变历程 上世纪上

4、世纪6060年代以前（孕育期）：模拟厚度控制系统年代以前（孕育期）：模拟厚度控制系统 上世纪上世纪60-7060-70年代（成长期）：年代（成长期）：MCLOUTH 1525MCLOUTH 1525 上世纪上世纪80-9080-90年代（成熟期）：年代（成熟期）：美、欧、日美、欧、日 上世纪末上世纪末-本世纪初（本世纪初（新生期）：中国和世界列强新生期）：中国和世界列强 GE:GE:INNOVATIONINNOVATION SIEMENS:SIEMENS:SIMATIC TDCSIMATIC TDC（SIMADYN DSIMADYN D）MITSUBISHIMITSUBISHI：MELPLAC

5、 2000MELPLAC 2000 NERCAR NERCAR：CNROLLCNROLL2022-8- 连 轧 机 组所 用 系 统投 产 时 间1武 钢 1700 热 连 轧东 芝 系 统19782武 钢 1700 热 连 轧 计 算 机 系 统 的 改 造西 屋 系 统19943宝 钢 2050 热 轧西 门 子 系 统19844本 钢 1700 改 造AEG 系 统19875鞍 钢 半 连 轧 改 造西 门 子19936太 钢 1549 热 轧西 屋 系 统19957梅 山 1422 热 轧西 屋 系 统19968宝 钢 1580 热 轧三 菱 系 统19969鞍 钢 1780 热 轧三

6、 菱 系 统199410太 钢 1549 热 轧 第 二 次 改 造西 门 子11梅 山 1422 热 轧 第 二 次 改 造GE12攀 钢 1450 热 轧ANSA LDO19952022-8- 以现代化热连轧、冷连轧为代表的钢铁工业是大规模制造精以现代化热连轧、冷连轧为代表的钢铁工业是大规模制造精品的过程工业。控制系统是过程工业的神经中枢。品的过程工业。控制系统是过程工业的神经中枢。钢铁制造的过程可以分为钢铁制造的过程可以分为“慢过程慢过程”和和“快过程快过程”。“慢过程慢过程”指指如高炉、转炉等冶炼过程。如高炉、转炉等冶炼过程。“快过程快过程”如热连轧和冷连轧，对其控制性能如热连轧和冷连

7、轧，对其控制性能要求要求“高速控制高速控制”和和“高速通讯高速通讯”。2022-8- 2章、连轧机计算机控制系统的结构和功能章、连轧机计算机控制系统的结构和功能2.12.1、连轧机计算机控制系统的分级、连轧机计算机控制系统的分级2.22.2、连轧机计算机控制系统的结构、连轧机计算机控制系统的结构2.32.3、连轧机计算机控制系统的主要功能、连轧机计算机控制系统的主要功能2.42.4、本章小结、本章小结 2022-8- 2.2、连轧机计算机控制系统的分级、连轧机计算机控制系统的分级 L4(L4(生产管理生产管理)：合同处理、生产计划、日志报表：合同处理、生产计划、日志报表 L3(L3(生产控制生

8、产控制)：物流和库存管理、质量管理、日志报表：物流和库存管理、质量管理、日志报表 L2(L2(过程控制过程控制)：过程控制、过程监视、过程日志：过程控制、过程监视、过程日志 L1(L1(基础自动化基础自动化)：顺序控制、逻辑控制：顺序控制、逻辑控制 L0(L0(传动控制传动控制)：执行机构实际动作、实际数值传送：执行机构实际动作、实际数值传送2022-8- 2.2.12.2.1、集中控制、集中控制 2.2.2 2.2.2、分布式控制系统、分布式控制系统特点：特点：1、分级递阶控制、分级递阶控制;2、硬件积木化、硬件积木化3、软件模块化、软件模块化;4、控制系统用组态方法生成、控制系统用组态方法

9、生成5、通信网络的应用、通信网络的应用;6、可靠性高、可靠性高7、开放系统、开放系统结构特征：结构特征：“区域控制器群区域控制器群”结构结构 “超高速网超高速网”结构结构2022-8- 以太网区域主管质量控制人机界面.区内高速网电气传动机架控制器区域主管质量控制人机界面.区内高速网电气传动液压控制器（机架控制器）2022-8- 高 速 网人机界面.功能控制器机架控制器液压控制器传动网电气传动传动网2022-8- 2.3.12.3.1、首先确定功能分配原则、首先确定功能分配原则 跟踪：跟踪：L1L1位置跟踪、位置跟踪、L2L2数据跟踪数据跟踪 设定值管理：设定值管理：L1L1设缓冲区管理设缓冲区

10、管理 采样值处理：采样值处理：L2L2进行进行 人人机界面机界面(HMI)(HMI)功能：功能：L1L1为主，为主，L2L2仅与设定有关仅与设定有关 子系统设置子系统设置 各控制器各控制器I/OI/O配置配置 2022-8- 2.3.4.1 2.3.4.1、L1L1级硬件配置级硬件配置 系统中设有多台系统中设有多台PLCPLC用于跟踪、轧件运送顺序控制、中等用于跟踪、轧件运送顺序控制、中等速度的位置和速度控制以及换辊控制等功能。速度的位置和速度控制以及换辊控制等功能。系统中设有多台系统中设有多台VMEVME总线多总线多CPU HPCCPU HPC（高性能控制器），用于（高性能控制器），用于质量

11、控制及精轧区内需要高速控制的位置、速度、活套张力等的质量控制及精轧区内需要高速控制的位置、速度、活套张力等的控制。控制。2022-8- 控制器、控制器、子系统（液压站、泵站等）。子系统（液压站、泵站等）。系统中预留有与系统中预留有与L3L3和连铸和连铸L2L2的接口。的接口。2022-8- 2.3.4.2、L1L1级功能分配级功能分配 加热区加热区210#210#站站(PLC)(PLC)：加热炉入口区跟踪及入口和出口侧：加热炉入口区跟踪及入口和出口侧辊道控制辊道控制 加热区加热区220#220#站站(PLC)(PLC)：加热炉本体控制：加热炉本体控制 加热区加热区230#230#站站(PLC)

12、(PLC)：全轧线跟踪和模拟轧钢：全轧线跟踪和模拟轧钢2022-8- 2.3.5.1 2.3.5.1、L2L2级硬件配置级硬件配置 过程控制计算机的选型有传统的小型机服务器（过程控制计算机的选型有传统的小型机服务器（ALPHA ALPHA ServerServer）和目前流行的微机服务器（）和目前流行的微机服务器（PC ServerPC Server）两种方案。）两种方案。为了提高可靠性，一般采用为了提高可靠性，一般采用1 1用用1 1备和共享磁盘阵列的模式，同时备和共享磁盘阵列的模式，同时每台服务器还对关键部件（比如电源、风扇、网卡、硬盘）进行每台服务器还对关键部件（比如电源、风扇、网卡、硬

13、盘）进行冗余配置并且可以热插拔。另外，还配备若干台高档冗余配置并且可以热插拔。另外，还配备若干台高档PCPC机用作软机用作软件开发终端。件开发终端。2022-8- 2.3.5.2、L2L2级功能分配级功能分配 初始数据的输入：初始数据的输入：生产计划输入到过程控制级计算机，同时还输入初始数据生产计划输入到过程控制级计算机，同时还输入初始数据PDIPDI（PRIMARY DATA INPUTPRIMARY DATA INPUT）。）。跟踪：跟踪：跟踪是确定轧件在生产线上的实际位置和有关状况，跟踪是确定轧件在生产线上的实际位置和有关状况，以便在规定的时间启动有关应用程序，完成过程控制的以便在规定的时间启动有关应用程序，完成过程控制的其他功能。其他功能。2022-8-