某轧钢厂1700mm3/4连续式热带钢连轧机，出炉C1与C3辊道电气传动系统采用的是直流恒定电压传动方式。经过长时间的运行，设备装置开始逐渐老化，各种隐患发生的可能性也随之增加，需要对其进行设备的更新；采取新的调速技术对旧传动系统进行技术改造，使之适应热轧厂总体技术发展的水平。本文介绍了C1与C3辊道传动系统的现状以及辊道传动控制系统的设计要求；提出了C1与C3辊道传动控制系统的设计方案，并与原传动系统进行了比较，分析了该设计方案的优势。描述了设计方案中辊道传动控制系统的结构和PLC控制功能，并给出了PLC控制程序流程图。原传动系统概况出炉C1与C3辊道原传动系统为直流传动系统，由1000kW恒压源（DC220V）提供电源，控制系统采用的是继电器控制方式，辊道采用单独传动方式，即由15台直流电机带动15个机械辊子进行工作。
单独传动辊道Fig.1Unitdrivetableroller电机型号及规格如下：直流电机为8.5kW、DC220V、46A、FLD2.97A/1.16A、1130/2260r/min；减速机输出为7.5kW，输出转速为58.3/116.5r/min.出炉C辊道改造工程要求此次技术改造的目标是以先进的交流传动系统替代原有的直流传动系统，使之适应热轧厂总体技术发展的水平，因此对于改造工程提出了相应的要求。通信系统要求改造后的辊道交流传动控制系统，必须能够接收主计算机发出的各种工艺生产的控制信号；并能反馈传动系统运行信息。出炉辊道控制器必须能够实现与主PLC、辊道电机和变频器之间实现状态信号、控制信号的交换和处理功能。控制系统要求辊道传动系统必须能满足生产工艺要求，完成辊道的协调运行、相关的电气连锁，实现系统手动、自动控制的转换；辊道电机正、反转控制；速度分档调节，第一档速度为75m/min，第二档速度为150m/min.出炉C辊道传动系统设计方案2.2.1电机的选型C1辊道、C3辊道各15台交流电机，辊道电机功率考虑硅钢等品种加热后板形不好的特点，转矩留有余量，所选择的电机型号为YGP160L24，额定功率为10kW，额定电流为20A.交流电机齿轮箱的安装尺寸按照原有齿轮箱的地脚安装尺寸不变，进行非标准设计，外尺寸为600mm%600mm，孔位置尺寸为500mm%500mm，孔直径35，齿轮箱输出直径100.
变频调速系统控制方案的选择如何实现辊道电机之间的协调运行，及辊道电机与其他设备之间的协调工作是选择变频调速控制方案时需要重点考虑的问题，在出炉C辊道传动系统的设计中采用了恒压频比变频调速控制方式。U/f恒值变频调速控制方式的变频器，具有可同时控制多台交流电机的优点，能够提高多台电机之间协调工作的能力。适用于对传动精确和反应速度要求不高，但需要多台电机协调运行的辊道传动控制系统。与控制方式相适应，传动系统采用了集体供电的供电方式，C1与C3辊道传动系统分别由一台U/f变频器同时为15台交流电机供电。采用U/f变频调速控制方式，具有节能、维护工作量小和自动控制性能好的特点，可以有效地降低运行过程中的维护成本；同时，U/f变频调速控制方式可以提高多台电机间协调工作的能力，有效提高辊道电机协调控制水平。变频器的选型现在市场上的变频器种类很多，设计中主要从性能、价格等方面比较选择。根据系统改造要求和现场的实际工作情况，选用了日本安川公司生产的CIMRG7A4220系列变频器。变频器容量的选择，主要是依据传动系统的实际工作功率和电机工作电流，并考虑到出炉C辊道最重承载钢坯重量达30t，在启动和制动时需要大功率和大电流的特殊工作情况，变频器过载能力应该有较大的裕量。在初步设计中，规定变频器容量系数应该大于2，以提高辊道传动系统的稳定性和保证电机长时间连续工作。
按照设计的变频器容量系数并参照安川CIMRG7A4220系列变频器的规格容量，选用变频器的额定功率为340kW.根据传动方案的设计C1和C3两组各15台交流电机，总功率为150kW、总电流300A，每组由一台CIMRG7A4220型变频器对辊道电机进行供电和实现交流电机的变频调速控制。单台变频器的最大输出功率为340kW，最终设计方案中变频器容量系数为2.26，可满足一组交流电机的调速容量，并为出炉C辊道在重载起制动时需要大功率和大电流的场合留有较大的裕量。与CIMRG7A4220型变频器相配套，设计方案选用了CDBR4220B制动单元，及相应的制动电阻和输出电抗器，以提高传动系统的设备兼容性和稳定性。出炉C辊道控制方案设计出炉C辊道传动系统控制结构S7300主站主站CPU选型为S7300，具有组态灵活、速度快49热轧厂出炉C辊道传动控制系统设计郑高峰，可以完成辊道系统的控制、监测等任务。S7300与过程机和编程器之间的通信用SIEMENS的MPI网和ProfibusDP现场总线实现。组态结构包括了以下几部分：MPI协议通信网络；ProfibusDP系统总线；PLC电源模块PS300；高密度配置的模块化I/O子站ET200M；ProfibusDP现场总线IM接口；PLC输入输出I/O模块；I/O通信联接线；C1辊道1#变频器和C3辊道2#变频器。
出炉C辊道PLC控制系统结构Fig.3PLCcontrolsystemstructureofCtableroller3.1.2ET200MIM153从站ET200M模块化的I/O站，通过IM153接口与ProfibusDP现场总线连接。本系统中用屏蔽双绞线将主站CPU的DP接口与所有的ET200MIM153从站DP接口依次串接。在S7300做硬件配置时，每个ET200MIM153从站可以扩展8块SM300的I/O模块。ET200MIM153从站分散了主控制站的输入输出点，这样减少了主站基槽上的I/O模块，又因为ET200MIM153从站可以安装在现场，节省了大量电缆，并提高了系统的抗干扰能力。PLC系统功能PLC系统主要完成C辊道传动系统基础自动化级的控制功能，包括以下几个部分：手动与自动控制方式切换；辊道电机正反向运行，辊道电机转速控制；与加热炉、粗轧机组的协调运行，及相关电气连锁；实现传动控制系统与热轧计算机控制系统间的信息交流。粗轧C辊道控制程序流程每一个工作周期内PLC自动扫描一次控制程序，反复执行以完成控制任务。PLC控制程序主要完成对手动、自动控制方式转换；辊道电机运行速度的确定；判断粗轧机组运行状态；正反向制动和启动电机；判断板坯位置。
C1、C3辊道改造中，在传动方式采用U/f变频器集体供电的群拖形式；在控制方式上采用PLC作为基础自动化级的控制器，该改造方案与原直流传动系统相比具有以下几点优势：具备通信功能，便于监控改造后的出炉C辊道交流传动控制系统，具备了与主控计算机进行通信的能力，纳入了热轧厂的整体计算机控制网络，便于进行集中高效的操作和监控，利于热轧厂整体控制水平的提高。系统可靠性提高，维护简单与原有采用继电器控制的直流传动系统相比较，改造后的出炉C辊道交流传动控制系统，由于变频器各种保护功能完善，其运行的可靠性得到了很大的提高。改造方案中所选用的变频器具有自诊断功能和故障记录功能，可方便地寻找故障原因，系统维护简单，降低了系统运行成本。节能该交流传动系统与原直流传动系统相比，省去了励磁电源，降低了辊道传动系统的能耗；采用了变频调速控制方式，电机在起动和制动过程中的能量损失较小。监控计算机采用DELLP4/30GCPU、512M内存，带21寸高分辨率彩色液晶显示器，屏幕不眩光，对比度强，清晰度高，图像及表格数据内容易被操作人员识读（分辨率1600%1200像素），多媒体防磁音箱。交换机采用赫斯曼产品。
组态软件采用iFIXV35，采用MBE驱动与QuantumPLC通信。同时结合PLC控制程序，实现如下功能：系统设备运行状态显示及运行参数显示；程控步序设定；系统设备故障及报警显示；运行报表、操作记录、历史曲线及事故记录查询。该系统自2005年1月投运以来，系统安全稳定运行至今，基本可以做到无人职守。相对于改造前的老系统给用户带来了很大的益处，主要体现在如下几点：人员的减少。改造前需要2名运行人员，而改造后1名运行人员即可。系统安全性提高。系统从投运后还未出现任何影响生产的问题，而改造前的老系统常常出现操作按钮损坏、指示灯损坏、系统死机；工作量大大降低；改造前很多都是手动，而且PID控制精度不高，运行人员要定时逐个抄表；而采用QuantumPLC控制系统后，都实现了自动、半自动及HMI操作，自动报表，大大降低了工作量。同时，QuantumPLC的PID功能强大，经过对参数的校正调试达到了满意的控制精度。基于FCS技术的成熟的核电站数字化仪控系统目前还没有。由于FCS是一项新技术新系统，考虑到核电的特殊性及其在国际上的发展情况，暂时缺乏成熟应用是必然的，也是FCS方案的最大缺陷。但是，在石化、化工等行业，FCS的大规模应用并不少见，例如国内的上海赛科项目、安徽海螺项目等。在火电站，FCS也逐渐开始规模化应用。在今天倡导核电自主化设计、自主技术的形式下，在国内率先开发和应用核电站FCS仪控系统是一个可行的发展方向。
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