自动化控制体系济钢第三炼钢厂工程包括铁水预处理,120t转炉、LF/VD精炼及板坯连铸机等多个项目,整个工厂的EIC三电自动化控制系统的配置达到世界先进水平。做到三电自动化控制的一体化,包含过程控制级(L2)、基础控制L1级和L0,同时也预留出与L3级的通讯接口及数据存放区。
3级(L3)生产管理级:制订全厂生产计划、产品协调及产品跟踪。L3系统涉及新炼钢厂各生产工序和后部的中厚板车间,L3系统的实现需要各工艺单元、生产管理及调度部门结合工厂的实际情况来考虑,另立项目,统一协调。
2级(L2):各工艺控制单元的计算机操作指导,特殊工艺过程的设定计算及工艺过程的数据收集。1级(L1):实时控制级,根据操作指令,过程计算机的设定计算及现场元件的检测信号,完成生产设备的逻辑顺序控制和PID调节。
0级(Ll0):L0级主要是传动设备本身的控制、I/O控制和管理。在现代化的控制系统中,AC/AC的传动装置(变频装置)由本身自带CPU的数字装置控制和监视,并与L1级在网上进行数据通讯。
L0到L3级的自动化系统完成整个工厂的生产计划、产品管理、工艺区接口协调、过程最佳化及设备控制,可实现整个工厂的生产自动化。在济钢第三炼钢厂L0和L1级控制体系中,根据各种总线的特点进行了应用,如Profibus、Control-Net、DEVICENET、CAN、MB+,都取得了很好的效果。仅以Profibus、CAN两种总线在济钢第三炼钢厂连铸机中的应用为例,说明现场总线的优点。
铸机拉矫传动负载分配技术济钢第三炼钢厂引进VAI(奥钢联)的板坯连铸机,其拉矫系统通过对20台拉矫电机的负载分配控制,可以保证铸坯上的拉矫力矩为一个常数。根据所有电机上的总拉矫电流,负载分配控制器能为拉矫电机计算出一个相应的修正后的速度设定值(速度偏差),把修正后的设定值与拉矫电机的实际给定值相加,它们的和作为总的速度给定值送给相应的拉矫电机变频器,就可以通过变频器的矢量控制实现对电机的负载分配。主要控制过程可分为三部分:(1)在PLC内实现负载控制器程序的设计;(2)在PLC和变频器之间进行数据通讯,PLC从变频器中读取实际力矩,用作负载控制器的输入信号;变频器从PLC中读取速度给定值(速度设定值+负载力矩控制器输出的偏差值),用作变频器的给定信号;(3)在变频器中利用矢量控制方式对单台电动机对速度和力矩进行控制。其中最关键的就是PLC和变频器之间进行数据通讯。如果利用DCS系统实现该控制功能,不仅线路复杂,而且信号的实时性差,驱动系统很难实现负载分配技术控制要求。
Profibus总线的特点Profibus是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准,广泛适用于制造业、流程工业、交通电力等领域自动化。Profibus-DP是用于现场设备级的高速数据传输。中央处理器(如PLC/PC)通过高速串行总线同分散的现场设备(如I/O、变频器、阀门)进行通讯,多数数据交换采用周期方式。
Profibus-DP通讯介质采用屏蔽的双绞铜线电缆,共用一根导线对,通讯速率可选用9.6kbit/s~12Mbit/s,通讯距离可达12km.使用Profibus-DP可取代24VDC或4~20mA信号传输。Profibus总线的通信能力强,与变频器的通信最多可有10个字的通信能力,是适合拉矫传动负载分配技术需要的一种总线产品。
ASTC控制系统ASTC控制系统由ASTC主控制器(主机)和扇形段控制器组成。ASTC主控制器是带RS485接口(到扇型段控制单元)和以太网接口(到L2过程控制系统)的西门子工控计算机。扇型段控制单元采用SIMENSC166控制器,FLASH-EPROM内装控制软件,具有RS485接口(到ASTC主控制器)、RS232接口(到维护编程器)和CAN总线接口(到位置传感器)等。ASTC主控制器与L2过程服务器通信采用以太方式,ASTC主控制器与扇型段控制单元采用MODBUS通信方式,扇型段控制单元与现场设备采用CAN总线方式。
ASTC主控制器是L2系统和扇形段控制器之间的通讯单元,板坯的厚度截面值周期性地从L2级发送到ASTC主控制器,这些值被分配到各个扇形段控制器;实际的板坯厚度界面也周期性地从每个扇形段控制器经ASTC主控制器接收到L2级系统,其控制结构见。CAN总线的特点,保证了系统稳定。
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