朱保汉
（中冶南方工程技术有限公司原武汉钢铁设计研究总院武汉）
摘要：本文主要介绍了鞍钢冷轧硅钢处理线的自动控制系统，并对控制系统功能进行了描述。
关键字：SCAL；自动化；PLC； HMI；工业以太网；WinCC；STEP 7
Abastract：The paper introduce the automatic control system of Angang cold roll Silicon process line . Describing Control system function. Keywords：SCAL；Automation；PLC； HMI； Industrial Ethernet； WinCC ；
STEP7
车架总成0．前言
为满足国内市场对冷轧硅钢的需求，鞍钢决定新建一冷轧硅钢厂，年产80万t中低牌号无取向硅钢，其中包括1条酸洗连轧机组（PL-TCM）、4条硅钢连续退火及涂层机组（SACL）、2条重卷机组和2条包装机
组。其中NO.1电工钢（硅钢）连续退火涂层机组（NO.1 SACL）是其中第一条电工钢连续退火涂层机组，该机组是国内第一条全部由国内设计、制造及软件编程调试的SACL机组。
鞍钢SACL机组是由武汉院总承包，进行工艺设计、非标设备设计和自动化系统设计及软件编程调试，该处理线采用了先进的自动化控制系统。
1．设备描述
饱和攻击
SACL机组的工艺组成为：入口段（包括焊机）、入套、碱洗段（包括碱液混合系统、碱液喷洗系统、碱液刷洗系统、高压水喷洗系统、水刷洗系统、热水喷洗系统）、退火炉段（包括PH炉、NOF炉、RTF炉、SF炉、RJC炉）、涂层段、干燥段（DF-DS/BS炉、AJC炉）、出套、出口段。SACL机组的工艺概貌如下：
机组主要技术参数如下：
生产品种：中、低牌号无取向电工钢
生产能力： 22.8万 t/a
产品：冷轧硅钢带卷
原料
钢卷外径： max.：2000mm
min.：800mm
钢卷内径： 610mm
钢卷重量： max.：25000kg正弦波滤波器
带钢宽度： max.：1250mm
min.：750mm
带钢厚度： max.：0.65mm
min.：0.35mm
机组速度
入口段：
线速度 max.：240m/min
加速度 ~20m/sec2正常启/停
~40m/sec2快停
穿带速度 25m/min
工艺段：
线速度 max.：180m/min
加速度 ~10m/sec2正常启/停
~
20m/sec2快停
出口段：
线速度 max.：240m/min
加速度 ~20m/sec2正常启/停
~40m/sec2快停
穿带速度 25m/min
紧急停车时间：由最高速度到停止时间 ~6s
2．电气传动和控制系统
电气传动和控制系统是工厂自动化综合控制系统的一部份，由可编程控制器（PLC）和全数字式调节系统所构成，它根据过程计算机（L2）的控制指令及设定参数来完成自动化控制
功能。 SACL机组采用了SIEMENS公司先进的技术和设备以及开放性的网络系统构成了生
产线的自动化控制系统。
2．1．电气传动系统
SACL机组的交流调速传动系统采用SIEMENS 公司SIMOVERT传动装置， SIMOVERT MASTER DRIVES是全数字矢量控制变频调速装置，此装置是带微处理器的全数字控制系
统，其主要特点是控制任务靠软件或工艺控制板（T400）来实现，有极强的自诊断功能和最
筷子消毒器佳控制参数计算功能等。
SIMOVERT传动装置，电源由IGBT变频器供电。该传动装置除了常规的电流和速
度控制外，还具有以下功能：
开卷机/卷取机转矩控制；
张力辊负荷平衡控制；
直接张力活套控制；
活套小车位置控制；
带钢长度计算、套料计算、断带检测以及活套小车同步运行控制等。
为确保高效率，SIMOVERT MASTER DRIVES传动装置采用低功耗的IGBT功率元件。传动装置采用6SE70系列，控制方式为矢量控制。CUVC系统单元电子板包括SIMOVERT VC（矢量控制）控制功能和闭环控制功能，如转速、转矩、频率或V/f性能控制。微处理器矢量控制都包括在所有SIMOVERT主传动变频器中。这对于满足AC感应电机传动要求无疑是最佳方法。T400是用于SIMOVERT MASTER DRIVES逆变器工艺控制板。它用来扩展传动系统单元的工艺控制功能。SACL机组全线共有14台电机通过SIEMENS公司的T-400工艺板控制，其中包括开卷机、卷取机、活套等。
恒速传动采用MCC柜控制，并通过MCC柜的远程I/O站与基础自动化系统通讯，节省了大量控制电缆，提高了系统的可靠性，简化了工程设计。
2．2．自动化控制系统
SACL机组的自动化系统分为两级，即基础自动化级（L1）和过程控制计算机级（L2）。其中基础自动化级包括电气自动化和仪表自动化，电气自动化采用PLC系统用于完成主令控制、顺控、钢卷及带钢跟踪的一级工艺控制；仪表自动化系统采用DCS系统用于完成碱液段、退火段能源介质控制及特殊仪表和成套设备(如CPC/EPC、APC、测厚仪、铁损仪等)的通讯处理。过程控制计算机级实现对带钢和机组设备的各种参数有长时间的连续记忆功能，对动态过程的干扰量有快速反应的能力。一方面利用工艺规范和数学模型进行多参数的设定计算，向控制设备下达设定值；另一方面通过测量值收集和
分析，执行控制参数的自适应和自学习功能，提高设定值的准确性，实现再控制过程，达到控制目标的最佳化。
自动化控制系统由上位监控计算机、PLC可编程控制器、交流变频调速装置、网络、现场检测设备、现场控制设备等组成。其中下位机系统使用SIEMENS S7-400 PLC完成现场监测、数据处理；上位机系统采用工业PC机实现对现场数据可视化的监控。
自动化系统网络配置图如下：
3．基础自动化系统
接线排
基础自动化系统的主要任务是：与传动、工艺功能和仪表相关的过程控制；设定值和实际值处理；从入口到出口钢卷运输的自动顺序控制；带钢跟踪；工艺参数控制，如张力等；过程监控（HMI）。
SACL机组基础自动化系统由可编程控制器（PLC）和集散控制系统（DCS）共同组成一级自动化系统。各PLC和DCS都完成相对单独的控制功能。HMI监控系统通过工业以太网与PLC控制单元和DCS控制单元通信。每个PLC控制单元通过PROFIBUS-DP现场总线与传动装置、R I/O站和编码器等现场电气设备相连，完成检测和控制功能。自动化控制单元接收过程计算机和操作工通过HMI监控画面输入的数据，过程信息、机组状态和各种测量值以
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