70T连铸机改造技术设计方案.docx
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70T连铸机改造技术设计方案
70T方坯连铸机自动化改造电气设计方案说明
甲方:
宝钢集团八一钢铁股份有限公司炼钢厂
甲方代表:
时间:
乙方:
宝钢集团八一钢铁有限公司信息分公司
乙方代表:
时间:
70吨方坯连铸机自动化改造电气项目
设计说明
一、HMI设计
此部分是70吨方坯连铸机自动化改造电气项目的上位机系统的设计说明,以70吨方坯连铸机自动化改造电气技术要求及说明文档为基础,进行设计和编写。
目的是合理规划上位系统,满足生产需要。
在本系统中,上位机监控软件是用美国Wonderware公司的工控组态软件InTouch开发,下面将进行具体介绍。
(intouch软件点数为无限点)
1、InTouch的特点:
InTouch是美国Wonderware公司开发的具有世界领先的HMI(人机接口界面)和面向对象的图形开发环境,便于高效、快捷地配置用户的应用程序。
它在报警和历史趋势方面的功能,极大地方便了对系统的监控。
它具有强大的网络功能,通过传统的DDE和扩展的NetDDE的方式,可与本机和其它计算机中的应用程序实时交换数据。
同时,它支持通过ODBC访问各种类型的数据库,便于系统的综合管理。
更重要的是,它提供了广泛的通讯协议转换接口——I/OServer,能方便地连接到各种控制设备,包括:
Siemens、Modicon、Opto22、squareD等。
甚至,也可以利用第三方Server。
基于以上原因,我们选择InTouch作为上位机软件的开发工具。
2、软件设计
1)用户需求:
此上位监控程序的使用者是八钢公司炼钢厂70吨连铸区。
用户的日常使用生产流程主要包括流线(1-4流)、配水、前区和后区等区域的设备控制和状态监控,从而完成方坯的生产。
2)系统主要功能:
主控级设备在中控室和计算机室。
主要功能如下:
A、数据采集:
接收各控制单元发送的操作和事件数据,用于画面更新、控制调节、趋势分析、操作指导及事故记录和分析。
数据采集可以周期性进行,在所有时间内,采集任何一个控制单元的过程输入信息。
B、数据处理:
生成各种历史归档数据,供显示、刷新、打印、检索等使用。
对重要监视量如温度、流量、压力进行趋势分析,进行运行曲线显示。
(包括重量及重要限位信号,输入信号等有历史记录,以趋势图显示)
C、监视:
对主要运行参数、事故、故障、状态变化以数字、文字、图形、色彩变化、信号闪烁及语音报警等形式进行动态显示。
完成对生产过程进行监视。
D、控制:
运行人员通过键盘、鼠标对被控对象进行调节和控制。
控制的主要内容包括控制方式的选择、泵组的开/停、经济运行功能的投/切、开关的分/合、公用设备的操作、各种整定值和限值的设定等。
E、记录和打印:
所有监控对象的操作、报警事件及实时参数报表都可记录下来,并送存贮设备作为历史数据。
3)系统的结构:
根据应用的需要,我们可以构建传统的单用户模型,也可以搭建服务器/客户端模型。
各种配置均有各自的特点,结构图分别如下:
方案一:
常规配置
软件:
InTouch软件一套(含1个开发版授权,3个运行版授权/无限点)
操作系统WinXP
硬件:
计算机(CPU2.0G/内存2G/硬盘80G)(cpu3.0G/内存2G/硬盘250G/液晶显示器22寸/喷墨爱普生激光打印机(可打A3,A4等纸)
方案二:
Client/Server配置
软件:
InTouch软件一套(含1个开发版授权,3个运行版授权/无限点)
操作系统WinXP、Window2003Server
计算机:
操作员站和工程师站(CPU2.0G/内存2G/硬盘80G)(cpu3.0G/内存2.0G/硬盘250G/液晶显示器22寸/爱普生激光打印机)
服务器(CPU3.0G/内存2G/硬盘250G)
我们从自动控制系统的整体稳定性考虑,为该项目的PLC自动控制硬件组态配置了5个CPU。
方案一的特点是,网络结构简单,单用户模式,任意节点出现故障,不会影响整个生产系统的运行,因此后期维护人员易于维护网络、上位系统。
方案二采用了分层的网络架构,并配置了一台DAServer服务器,专门负责从控制层获取数据信息。
使生产数据在此层汇总,为工厂L2的整和奠定了基础。
综合比较以上两个方案设计,虽然在整体网络结构上存在不同,但均可以满足用户。
4)系统的安全性:
InTouch提供四种安全模式供用户选择:
▪NT身份验证、InTouch安全模式、无安全管理、ArchestrA安全模式
我们将通过帐号管理机制,限制不同人员的访问权限,来实现系统安全。
比如,某些重要设备(如电机)的开关按钮只能让工程师以上级别的人操作,这样,没有登录或访问级别不够的人就无法触发此按钮了。
(配水水表控制参数等重要参数通过访问权限访问)
二.PLC部分控制结构与功能
该部分是70吨方坯连铸机自动化改造电气项目的下位机系统的设计说明,以70吨方坯连铸机自动化改造电气技术要求及说明文档为基础,进行设计和编写。
1、总体控制系统结构介绍:
1.1控制系统采用两层网络结构,即一级为高速控制网(AB公司的Controlnet),其中一级的控制网为主干网,采用冗余系统(双通道),二级为工业以太网。
PLC选用美国AB公司的LOGIX5000系列可编程控制器,分为前区、铸流线、后区、配水系统和公共区域。
铸流线(1-4流)分别采用独立的CPU,配水采用远程I/O扩展站,前区和后区系统共用一个CPU,各PLC之间通讯采用CONTROLNET网络和以太网通讯(与远程I/O的通讯及与扩展机架的通讯采用controlnet网通讯),PLC和上位机的通讯采用以太网通讯,PLC与变频器通讯均采用CONTROLNET网络实现设备的控制与数据读取;其中,每台PLC之间CONTROLNET网络通讯(双通道冗余)(包括与远程I/O之间的通讯及与扩展机架的通讯),PLC与变频器之间CONTROLNET网络通讯都采用双通道冗余;基础自动化级为以PLC装置为主的控制系统,主要完成生产设备的运转及系统联锁,执行机构的调节,数据采集与通讯等功能。
PLC系统网络拓扑结构图见图1、图2。
1.2配水系统现根据甲方的要求作了修改,(甲方原设计如下所述,未修改)配水采用4个远程扩展站放置在配水室远程站PLC柜内,每个配水远程站对应一个铸流线,均采用controlnet网转光纤通讯(双通道冗余)。
1.3通过调研70T连铸PLC现场的实际配置,并对I/O地址表进行统计分析判断,系统原有的I/O备用点在35%左右,太大,正常情况下系统I/O点在10%备用量足已。
附后的设备表已考虑减少相应的模块和机架。
2、控制功能简介:
2.1公用系统的控制功能:
●大包回转台控制:
PLC通过变频器控制大包转台,根据工艺要求进行快速、慢速旋转及准确定位,在事故状态下控制液压系统将状态运行至安全位置。
大包定位检测目前是由若干极限开关实现,可根据甲方要求改为由绝对值编码器来实现大包定位检测。
(在大包回转台操作台上操作分自动和手动控制)(回转台操作台为远程I/O站)(要求可实现炉号的自动跟踪和钢水重量的自动称量及记录)(分自动回转,手动回转,紧急回转,事故回转)
●大包包盖控制:
由PLC控制液压装置使包盖在预定位置内自由升降、旋转并准确定位。
(包盖升降和旋转控制均由电机驱动,大包包盖在回转台操作台上操作手动方式控制)
●中间罐车控制:
(分自动,手动,点动控制;快换水口功能)
中包车行走由PLC控制变频器输出完成,中包车具备升降、平移等功能,在运行过程中的速度快、慢可根据工艺要求与中包的行进位置准确定位。
中包车加装自动加保护渣装置,渣量可随拉速自动调整。
●煤气烘烤控制:
只须点动确保上限位与中间罐车连锁。
(烘烤器上限位与中间罐车行走联锁)(中间罐车1#-2#操作箱和操作台均为远程I/O站)
●液压站的控制:
自动或手动完成大包液压站及中包、铸流、后区液压站各油泵、冷却系统的起停,当液位、温度压力超值或不正常时通过连锁控制液压泵的动作(包括备用泵自投),确保液压站安全运行。
(在HMI和现场操作箱均能操作。
)(液压站操作箱为远程I/O站)(液压站主操室加声光报警)
●二冷风机的控制:
在HMI和现场操作箱均能单独操作风机的起停。
2.2铸流系统控制功能:
扇形端控制是连铸机控制的主体部分,其收送引锭杆,板坯及引锭杆位置跟踪,脱锭控制,拉坯速度控制等是铸机正常运行,提高拉坯成功率及钢坯质量与产量的关键环节。
(铸坯跟踪分编码器控制和变频器控制两种方式)
●浇铸控制:
实现与结晶器振动自动启动,并可实现液面自动控制的调节,自动加保护渣的功能。
手动时可以通过HMI和现场操作箱操作。
(流线2个操作箱为远程I/O箱;1-2流在一个操作箱,3-4流在一个操作箱)
●结晶器振动控制:
每流各一台结晶器振动电机采用变频器拖动,具备自动和手动两种工作方式。
手动时可以通过HMI和现场操作箱操作。
(操作箱为远程I/O箱)
●拉矫机控制:
每流分为1#、2#、3#组拉矫机,均采用PLC控制变频器,拉速随结晶器液面自动调整和快速响应,从而确保液面自动控制的可靠和液面的相对稳定。
拉矫机抬起、压下以及脱锭、冷热坯压力调整自动时根据送引锭和浇铸的情况自动执行,手动时可以通过HMI和现场操作箱操作,操作箱上有拉速显示。
(操作箱为远程I/O箱)
●引锭杆控制:
每流各一个引锭杆电机,采用变频器拖动,实现自动送引锭,分手动和自动控制方式。
手动时可以通过HMI和现场操作箱操作。
(操作箱为远程I/O站)
2.3后区控制功能:
●切后辊道和组轨控制:
切后辊道一组,切后到终端之间分为1—4组组轨,在HMI和现场操作箱均须手动控制。
(现场操作箱和操作台为远程I/O站)
●切割车控制:
切割车可实现自动火焰喷射切割,定尺的检测采用红外测距,定尺的调整实现自动控制,可在现场切割车操作箱,出坯操作室控制台设定定尺,画面上也可以设定定尺定尺调整范围在2.8-12米,定尺切割误差±5毫米,定尺的修改在出坯操作室中可以随时任意进行,操作箱中有定尺长度显示。
手动时可以通过HMI和现场操作箱操作。
(在HMI上可以设定定尺,并显示实际定尺跟踪;切割车定尺检测采用是红外定尺、变频器和编码器检测三种检测方式)
●移钢车控制:
采用PLC控制变频器拖动,编码器控制,实现方坯的移钢、推钢、翻钢自动控制,具备手动优先的功能。
手动时可以通过HMI和现场操作箱及操作台操作。
(操作台为远程I/O站)
●翻钢机控制:
采用PLC控制液压装置的方式,可实现自动翻转,手动优先。
2.4二冷水控制功能:
根据浇铸工艺要求,在HMI上由预置的二冷水气-水配比表跟踪拉坯速度实现二冷水量自动调节(动态二冷水控制),也可手动调完成分流配水的功能。
(配水曲线调整方便、准确,分流配水。
根据工艺要求和生产需要)
2.5塞棒控制功能:
实现钢水液面自动控制(原70T连铸采用銫源检测液位)。
中包塞棒控制用于调节中间罐水口的开度,以控制钢液流入结晶器液位的流量,它与结晶器液位组成闭环控制系统,从而实现结晶器钢水液面的稳定,达到正常浇铸且提高铸坯质量的目的。
当浇铸速度发生变化时,则结晶器液位发生变化,液位检测元件将测量信号(4-20ma),隔离送至PLC后与设定定值比较,产生实际值与设定值的偏差值经过PLC进行处理,送出偏差值相对应的控制信号至比例阀驱动液压缸作相应的升降运动,使钢液的流量改变,以达到结晶器液位与设定一致。
2.6供货设备清单:
a)变频器:
(带液晶屏操作控制面板,面板可以操作控制变频器,修改参数,自整定等。
)
序号
设备名称
型号
数量
备注
1
大包回转台旋转
20BC56A3AYYACCO
1
30KW带操作面板带通讯接口(20-COMM-C,V2.006)带制动单元包括制动电阻,带输入输出电抗器,根据现场情况增减附件,
2
中间罐行走
20BC30A3AYYACC0
2
15KW,带操作面板带通讯接口(20COMM-C,V2.006)带制动单元包括制动电阻,带输入输出电抗器,带根据现场情况增减附件
3
结晶器振动
20DC30A3EYYA2ANE
4
15KW,带编码器板,带操作面板带通讯接口(20-COMM-C,V2.006)带制动单元包括制动电阻,带输入输出电抗器,根据现场情况增减附件
4
1#拉矫机
20DC15A3EYYA2ANE
4
7.5KW,带编码器板,带操作面板带通讯接口(20-COMM-C,V2.006)带制动单元包括制动电阻,带输入输出电抗器,根据现场情况增减附件
5
2#,3#拉矫机
20DC15A3EYYA2ANE
8
7.5KW,带编码器板,带操作面板带通讯接口(20-COMM-C,V2.006),带制动单元包括制动电阻,带输入输出电抗器,根据现场情况增减附件
6
引锭存放
20BC11A3AYYACC0
4
5.5KW,带操作面板带通讯接口(20COMM-C,V2.006)带制动单元包括制动电阻,带输入输出电抗器,带根据现场情况增减附件
7
横移推钢车
20BC105A3AYYACCO
1
55KW,带编码器板,带操作面板带通讯接口(20-COMM-C,V2.006)带制动单元包括制动电阻,带输入输出电抗器,根据现场情况增减附件
b)PLC硬件:
1
名称
型号
数量
备注
2
Logix5555控制器
1756-L61
5
以最新版本为准
3
机架
1756-A13
11
以最新版本为准
4
电源
1756-PA75
11
以最新版本为准
5
ControlNet通讯接口模块
1756-CNBR
28
以最新版本为准
6
以太网通讯模块
1756-ENBT
5
以最新版本为准
7
ControlNet柔性电缆
1786-RG6F
1500米
AB
8
直流电源
QUNT-PS-100-240AC/24VDC/10
10
菲尼克斯
9
直流电源
QUNT-PS-100-240AC/24VDC/20
10
菲尼克斯
10
网络交换机
24口,10M/100M,RJ45端口
1
带环网功能
11
光纤终端盒
4口*6,16口*1
7
12
光纤耦合器
40
光纤转换器
13
光纤
多模铠装室外光纤AMP,4芯
1200米
14
光纤跳线
40根
15
光纤模块
1786-RPFM
10块
以最新版本为准
16
光纤模块
1786-RPA
10块
以最新版本为准
17
超5类四对屏蔽双绞线
1000米
18
水晶头
以太网
100个
19
ControlNet直角T式分支器
1786-TPR
100个
AB
20
ControlNet直T式分支器分支器
1786-TPS
100个
AB
21
终端电阻
1786-XT
100
75欧姆
22
I/O模块
1756-IB32
11
以最新版本为准
23
I/O模块
1756-OB32
11
以最新版本为准
24
I/O模块
1756-IF6I
22
以最新版本为准
25
I/O模块
1756-OF6CI
10
以最新版本为准
26
I/O模块
1756IT6I
1
以最新版本为准
27
I/O模块
1756IR6I
5
以最新版本为准
28
I/O模块
1756-HSC
3
以最新版本为准
29
远程I/O通讯模块
1794-ACNR
26
以最新版本为准
30
远程数字量输入模块
1794-IB16
40
以最新版本为准
31
远程数字量输出模块
1794-OB16
30
以最新版本为准
32
远程模拟量输出模块
1974-OF4I
10
以最新版本为准
33
可拆卸端子块
1756-TBS6H
25
34
电源信号配电器
MSC302-11CC
70
输入:
两路4-20mA,输出两路4-20mA
35
直流信号隔离器
MSC301-C0CC
30
输入:
一路4-20mA,输出两路4-20mA
36
端子基座
1794-TB3
80
37
可拆卸端子块
1756-TBSH
38
38
AB系列软件
包括:
1.Intouch企业版(开发和应用版带授权)
4
最新版本(正版)开发版一套,应用版三套
c)过程监控系统:
序号
设备名称
型号
数量
1
工控机
CPU:
P43GHZ(双核)内存:
2GB,硬盘:
250GB,软盘:
1.44MB,光驱:
DVD-ROM,以太网卡:
100/1000MPCI,带鼠标键盘,带正版的XP操作系统,杀毒软件
4
DELL(带4个USB插口)
2
编程器
IBMT61
1
IBM
3
显示器
22”TFT
4
DELL
4
A3打印机
1
惠普(激光打印机)
d)连铸本体电气设备部分:
序号
名称
型号
数量
备注
1
仪表柜
2200X900X1200(高x宽x深)
3
仪表柜(飞机灰,色标G10,IP30)内包括连线,接线端子,线槽等,根据现场情况制作。
2
PLC柜
2200X1000X800(高x宽x深)
7
PLC柜(飞机灰,色标G10,IP30)柜内包括端子,连线,空气开关,中间继电器,线槽等,根据现场情况制作。
3
变频柜
2200X1200X800(高x宽x深)
6
变频柜(飞机灰,色标G10,IP30)内包括连线,继电器,控制断路器,线槽,接线端子,接触器,电抗器,制动单元,制动电阻等,根据现场情况制作。
4
变频柜
2200x1000x800(高x宽x深)
2
同上面变频柜
5
回转台操作台
非标
1
根据现场实际制作(内有远程模块,连线,直流电源,中继,线槽,接线端子,按钮指示灯等)IP54,带温控设备
6
中间罐车操作箱
非标
3
根据现场实际制作(内有远程模块,连线,直流电源,中继,线槽,接线端子,按钮指示灯等)IP54,带温控设备,其中操作台一个,操作箱2个
7
铸流操作箱
非标(1-2流合为一个操作箱;3-4流合为一个操作箱)
2
根据现场实际制作(内有远程模块,连线,直流电源,中继,线槽,接线端子,按钮指示灯等)IP54,带温控设备
8
切割车操作箱
非标,
1
根据现场实际制作(内有远程模块,连线,直流电源,中继,线槽,接线端子,按钮指示灯等)IP54,带温控设备
9
辊道操作箱
非标
1
根据现场实际制作(内有远程模块,连线,直流电源,中继,线槽,接线端子,按钮指示灯等)IP54,带温控设备
10
辊道操作台
非标
1
根据现场实际制作(内有远程模块,连线,直流电源,中继,线槽,接线端子,按钮指示灯等)IP54,带温控设备
11
拉矫机操作箱
非标
4
根据现场实际制作(内有远程模块,连线,直流电源,中继,线槽,接线端子,按钮指示灯等)IP54,带温控设备
12
送引锭操作箱
非标
4
根据现场实际制作(内有远程模块,连线,直流电源,中继,线槽,接线端子,按钮指示灯等)IP54,带温控设备
13
大包液压站
非标
1
根据现场实际制作(内有远程模块,连线,直流电源,中继,线槽,接线端子,按钮指示灯等)IP54,带温控设备
14
中包液压站
非标
1
根据现场实际制作(内有远程模块,连线,直流电源,中继,线槽,接线端子,按钮指示灯等)IP54,带温控设备
15
铸流液压站
非标
1
根据现场实际制作(内有远程模块,连线,直流电源,中继,线槽,接线端子,按钮指示灯等)IP54,带温控设备
16
后区液压站
非标
1
根据现场实际制作(内有远程模块,连线,直流电源,中继,线槽,接线端子,按钮指示灯等)IP54,带温控设备
17
移钢车操作台
非标
1
根据现场实际制作(内有远程模块,连线,直流电源,中继,线槽,接线端子,按钮指示灯等)IP54
18
二冷风机操作箱
非标
2
根据现场实际制作(内有远程模块,连线,直流电源,中继,线槽,接线端子,按钮指示灯等)IP54,带温控设备
19
远程I/O箱
非标
2
大包限位和中间包车限位等信号(内有远程模块,根据现场实际制作)IP54,带温控设备
20
中间接线箱
非标
若干
IP54,根据现场实际制作.
(要求:
1.1所有操作台、操作箱面板材质为不锈钢,所有电气柜、操作台、操作箱为数控机床加工,所有操作箱和操作台带温控设备;
1.2低压电器选择施耐德产品
1.3变频器选用AB公司Flex700s和700系列产品,变频器带制动单元,有制动电阻,带显示控制中文面板;
1.4继电器、按纽指示灯选用日本和泉产品。
1.5接线端子选用魏德米勒端子。
1.6接地限位均采用中间继电器;
1.7所有模拟量输入点均经过隔离器隔离,仪表信号采用标准信号4~20mA:
压力变送器和差压变送器加电源信号配电器;电磁流量计和称重仪表信号加直流信号隔离器;
1.8所有变频器输出侧要有空气开关隔离;
1.9与现场电气控制柜的一致性;
1.16中间包钢水测温采用连续测温预留快速测温点;
1.10移钢车采用编码器控制,铸流定尺采用红外定尺和变频器控制和编码器控制。
1.11现场操作箱和操作台采用AB的远程I/O模块,箱体尺寸根据内部原件布置,现场实际情况进行调整尺寸,便于接线,更换原件
1.12乙方进行改造方案的设计,供货,程序设计,图纸绘制及与原系统衔接处理,提供资料及调试,试车,培训,技术支持等;
1.13方案设计必须根据现场,满足工艺要求和生产需要,设计点数根据现场需要增减;
1.14未尽事宜请与现场技术主管联系;
1.15现场控制需要增减方面根据现场情况而定。
1.16培训内容包括:
连铸机PLC程序,以及编程思路和方法,变频器的使用。
1.17甲方可以参加设备出厂前的调试,由乙方技术人解答问题。
1.18乙方对本铸机实行终身服务,对甲方技术人员和维修人员进行长期技术支持。
)
三、网络进度计划和人员组织
1、人员组织:
上位机由汪新巧、张林负责开发,下位机由王国玲、张清、晋红焱负责开发完成。
2、本系统网络进度计划实施共计70天。
详见下面附表
图1
图2
甲方:
宝钢集团八一钢铁股份有限公司炼钢厂
代表人:
时间:
乙方:
代表人:
时间:
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 70 连铸机 改造 技术设计 方案