热冷酸洗机组电气Word格式.docx
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过程自动化系统Level2、基础自动化系统Level1和传动控制系统Level0等组成，网络结构及布置见系统图。
系统组成图
主操作室内的操作台布置及控制范围：
编号
名称
控制范围
位置
1
CPLOS02
操作台1（入口段），HMI1，L1/L2
+103D5PP01
2
CPLOS03
操作台2（L2），HMI1，L1/L2
+103D5PP02
3
CPLOS04
HMIL1/L2，过程部分
+103D5PP03
4
CPLL301
L3
+103D5PP04
5
CPLOS06
过程部分HMIL1/L2
+103V5PP01
6
CPLOS07
出口部分HMIL1/L2
+103V5PP02
7
CPLOS08
L2HMIL1/L2
+103V5PP03
8
CPLFurnace02
炉子部分
+103V5PP04
9
CPLOS05
表面检测
＋103V5AP01
1.3自动化系统通讯方式
过程自动化系统Level2接收由L3系统传来的生产计划，根据计划内容协同数学模型制定相关工艺参数，并下达给基础自动化系统Level1，同时监控生产过程中的各种参数，接收L1级传送来的各种过程数据和质量数据，进行处理和记录，向上级系统反馈，对生产计划进行管理。
基础自动化系统Level1收到来自L2的各种数据后，将这些数据同Level0级系统采集到的数据进行比对验证，管理下达工艺参数，对实际的生产过程进行控制，并向上级L2反馈。
传动和马达控制系统Level0主要负责执行由L1级下发的控制命令，对要求的数据进行采集和上传，是直接与生产设备相连的控制系统。
各系统间的通讯方式主要有两种：
ProfibusDP现场总线方式和IndustrialEthernet工业以太网方式。
PLC之间采用ProfibusDP通讯，PLC与计算机之间或者计算机与计算机之间采用工业以太网通讯。
1.4电气室和操作室
1.1.1电气室：
笔记本一台（PLC）、传动工程师站、Step7工程师站、PDA、笔记本（传动）、HMI服务器、L2服务器、L2工程师站、开发用笔记本。
simatics7两台。
s7315F一台（紧停）。
1.1.2入口操作室：
入口部分HMI、L2的HMI、过程段HMI、买方供货的L3一台PC、彩色打印机。
出口操作室：
过程段HMI、出口段HMI、L2的HMI、买方供货的L3、激光打印机。
1.4.3酸洗部分（SMS供货）：
1台酸洗部分模型机。
1.4.4单体设备电气部分
第二章过程自动化Level2
2.1硬件组成
2.1.1服务器
1xHPML570G4（机架式）
2xINTELXEONDUOCPU3.20GHz（7130M）
8MB三级缓存
2G*2DDR2内存ECCSDRAM,带镜像保护
128MB显卡
Ultra3SCSI适配器（2槽）
6xHotSwap盘槽
2x36GBSCSI盘热插拔raid1系统盘
3x72GBSCSI盘热插拔raid5数据库盘
1x72GBSCSI盘热备
80GB标准容量磁盘驱动（提供5个磁带）
10/100/1000MBit以太网卡,两孔x3
R/WDVD-ROM,
机架式PS/2键盘和鼠标
17”LCDTFT
备用风扇和电源
将配备1个HP10642柜子（内有两个PDU）.用户提供的L3系统交换机将安装在此柜中。
2.1.2工程师站
1xL2开发计算机
工程师站,IBMT60P系列便携式计算机,
双核CPU,2GB内存
120G硬盘,15”TFT1280x1024,
DVD-R/W
标准键盘和鼠标
10/100M以太网卡
1xL2工程师站
HPCompaq商务台式机
3.0GHz,2GBRAM,120G硬盘,
19”TFT1280x1024,DVD-Rom
标准键盘和鼠标,
10/100M以太网卡，声卡
2.1.3L2HMI
2xL2HMI（一个安装在操作台上，一个在检测机架上）
3.0GHz,1GBRAM,80G硬盘,
21”TFT1280x1024,DVD-Rom
标准件盘和鼠标,10/100M
以太网卡，声卡
1xL2HMI（钢卷识别,现场）
工业计算机（订货时最先进的）
3.0GHz,1GBRAM,80G硬盘,
17”TFT1280x1024
键盘和鼠标
RS232和USB接口
条形码阅读器驱动软件由用户提供，将安装在入口部分L2HMI上用于钢卷识别。
*打印机及其他硬件
1x标签打印机（买方提供）
1x条形码阅读器（买方提供）
型号:
PhaserP370,或同类产品
双方将在基本设计阶段确定条形码阅读器型号。
2.2系统软件
制造商
版本
操作系统
L2
WIN2003服务器（10个客户端许可）
Microsoft
服务包
WIN2003
WINXP
实际交付
XP
WIN2003服务器资源包
诊断*
服务器诊断软件
HP
服务器管理软件
开发
VisualStudioNET
VisualStudio服务包
请求软件-TOAD（数据库编辑工具）
备份和恢复
ARCserve2000
CA
WIN2000/2003
数据库
标准版用户单体服务器（10个客户端许可）
Oracle
WIN2003/XP
用户单体服务器网络开发组件
编程器2000
2.3L2功能
2.3.1特点摘要
对复杂过程自动化系统的要求已经大大提高。
由于工厂复杂性的增加，操作工需要一套复杂的过程自动化系统来实现过程透明化并且能够快速干预。
而且，当今对生产高度灵活性以及提高产品质量的需求日益增加，因此利用在线工艺和技术自动化功能对于高效生产控制和管理是必不可少的。
西门子自动化系统是针对上述要求专门设计的。
此过程自动化系统可作为一条复杂生产线的所有工艺技术的监测级，提供以下工具和功能。
过程自动化系统目标
生产顺序的高度灵活性
最佳利用工厂生产能力
重复的设定值计算
生产支持，确保连续平稳运行
保证质量
用户支持的数据评估
易于操作
支持技术员将所有工艺参数存档
为实现这些目标，西门子开发了一系列模块化过程自动化功能。
这些功能已被运用于世界各地的许多工厂，为达到现代过程自动化的最高标准，西门子一直在优化这些功能。
2.3.2设计规范
获得实际钢卷号并且检查过必要的原始钢卷参数后，L2计算机开始工作。
完成必要参数计算后，L2将原始钢卷参数和设定值一起发送给L1系统（基础自动化）。
L1自身的数据分配以及将数据分配到和子供应商连接的系统（例如：
焊机、炉子自动化、称重等）将在L1的PLC系统内组织完成。
钢卷加工后从出口钢卷运输系统移除，可打印钢卷数据，若可行，将数据传送至生产控制系统。
2.3.3功能概况
MTS/物料跟踪系统（L3）
过程自动化（L2）功能
数据管理
物料处理
通讯
生产数据录入和报表
设定值确认和更改
入口钢卷确认
基础自动化系统（L1）
录入和报表
钢卷报表
质量报表（选项）
技术报表
轧制数据报表（选项）
班报表、
日报表
月报表
停机（产线停车）
成品卷录入
生产顺序
钢卷跟踪
生产控制系统（L3）-选项
钢卷原始数据
入口钢卷移除
和HMI的接口，用于显示和必要的更改：
设定值
报表
钢卷数据
工艺表
入口钢卷区分
轧制数据
带钢切头尾
带钢头部入口废料处理
样品及带钢出口废料处理
引带处理
钢卷数据同步
断带处理
第三章基础自动化系统L1
3.1硬件组成
3.1.1PLC
Simatics7-416:
两台。
Simatics7-315:
1台（紧停备用）。
3.1.2远程I/O
ET200
3.1.3工程师站
项目
描述
数量
工程师站（用于STEP7及WinCC,电气室）
3.0GHz,1GB内存,80G硬盘,
19”TFT1280x1024,DVD-Rom
标准键盘及鼠标,10/100M
以太网卡,声卡
供货时提供最新版本
系统软件（windows）
工程师工作站,IBMT60系列笔记本（用于STEP7,电气室）,
120G硬盘,15”TFT1280x1024,
标准键盘及鼠标,
10/100M以太网卡,声卡
系统软件（windows）
喷墨打印机HPA4
激光打印机HPA4/A3（操作台）
激光打印机HPA4/A3（电气室）
3.2软件
SIMATICS7,STEP7PROFEDSINGLELICENSE:
安装E-SW,SW和DOCU.单CDSINGLE带FD,CLASSA许可，五种语言（德，英，法，意，西）可在WIN95/98/ME/WINNT4.0/2000PROF/XPPROF下操作
参考硬件:
S7-300/400,C7
专业版包括:
STEP7
WindowsXP
3.3功能
基础自动化包括如下功能：
3.3.1产线协调控制（LCO）
产线协调控制（LCO）是所有产线部分（入口，过程及出口部分）的主控制器。
LCO通过子控制功能控制整条产线，其可协调所有的过程及带钢相关功能，并可初始化设定值应用，切割程序等的许可。
产线协调控制功能（LCO）:
操作模式协调（启动,停止,挂起等）
主钢带运输传动的联锁及控制功能
由操作工干预的MRG功能控制及带钢跟踪信号
所有辅助产线传动如压力辊，穿带传动等控制
穿带控制，如从开卷机到焊机
钢带位置控制的初始化和监视
单体控制和机组点动操作
到L2和其它PLC的中央数据接口
到操作台及HMI系统的接口
产线监视及诊断
3.3.2主令斜坡函数发生器（MRG）
MRG（主令斜坡函数发生器）根据LCO（产线协调控制）的命令控制钢带运输传动进行同步运行。
MRG包含钢带动作所需的所有功能如下:
产线速度及加速度的主令斜坡功能
带尾端自动减速
自动定位
钢卷，活套，张紧辊等张力控制
断带检测
停止和运行张力应用
自动活套控制功能
功能在下文做详细描述。
3.3.3主令斜坡功能
主令斜坡函数发生器对所有带钢传动相关的速度和加速度设定值进行计算。
传动的设定值取决于不同的操作模式及计算值如速度和加速度。
传动可通过分区机组（如开卷机组1和2，过程部分）进行控制。
不同的MRG可进行连接达到线内的同步运行。
主令斜坡函数发生器可消除在启动和加速度结束阶段出现的启动曲线（S-曲线）。
由此确保稳定的转变，可极大的提高张力控制质量。
加速度（dv/dt）作为前馈值应用到传动速度控制。
因为它减少了控制必须补偿的速度偏离，极大的改善了动态响应。
3.3.4自动减速
自动减速可确保在入口段减速，在到达尾端时减速至所需的穿带速度。
在出口处，自动减速可减速至所需的剪切速度以达到所要求的钢卷规格（如根据长度，重量或焊缝）。
自动减速决定以下实际值:
实际钢卷直径
至焊缝或钢卷规格的剩余钢带长度
减速点到目标点长度
根据要求的目标及当前产线速度，自动减速在达到减速点时开始减速。
主令斜坡功能降低到所需速度。
达到目标的通道值不断与实际速度和当前减速计算出的实际值进行比较。
如果需要，对减速进行调整以达到目标要求。
3.3.5钢带自动定位
钢带自动定位用于厂房内特定区域，钢带上的特定点的定位，如焊缝定位。
定位用于闭环通道控制。
脉冲发生器用于长度和距离测量，由孔洞检测器和产线固定点，如切头剪同步执行。
钢带定位控制可用于：
钢带头部定位（如切头剪，焊机等）
钢带尾部定位（如焊机，张力辊等）
3.3.6张力控制
产线上使用了两种张力控制策略:
使用力矩进行间接张力控制（无张力测量）
直接张力控制有张力测量
间接张力控制适用于线上对绝对张力无严格要求的部分。
在这种情况下，张紧辊使用恒定力矩增加或减少钢带张力以到达应用要求。
并计算补偿弯曲和摩擦损失。
如果线上部分张力需严格控制，则需使用直接张力控制。
测量张力可确保精确控制不受弯曲及摩擦损失影响。
3.3.7钢卷控制
钢卷传动有如下功能：
产线速度设定值下，各单体传动速度的计算
力矩控制中取代速度控制器的额外速度的确定
实际钢卷直径的计算
钢卷变化及恒定惯量的计算
各个力矩元件上力矩设定值的计算:
张力，加速度和摩擦力
间接钢卷张力控制
钢带厚度及剩余长度确定
实际传动速度/频率下钢带速度计算
传动模式及控制的处理，包括：
−惯量补偿
−摩擦及损失补偿
−启动控制
−刹车控制
−点动
−齿轮比变更
−直径计算控制
−断带监视
−辅助设备
−紧急停车
钢卷直径计算不受辊子滑动影响且对厚度变化自动进行补偿:
随后，使用直径来决定钢卷传动速度的设定值：
3.3.8活套控制
活套控制包括两套独立的控制活套:
钢带张力控制
活套小车位置控制
带钢张力控制
活套内的带钢张力在带钢入口和出口的速度或活套位置的所有变化中都保持恒定是重要的。
带钢张力在进行处理的最近处进行测量是最优的，且作为设定点的更改，用于子系统绞盘传动速度控制。
使用直接张力控制比间接方式的优越在于不受钢带横截面，摩擦力，弯曲损失及活套小车重量的影响。
绞盘马达在因为进出口速度差异形成的根据活套数分割的速度设定值上进行速度控制。
辅助辊
根据活套尺寸，其可应用于辅助辊传动。
这些辊子用于补偿弯曲损失，摩擦及惯量。
根据辊子的位置，输入输出速度及加速度，自动化系统可计算出辅助传动的单体速度及加
速度设定值。
活套小车位置控制
活套小车的控制形式为位置控制。
产线不同位置的带钢速度，如入口速度，作为活套小车位置控制的控制变量。
由操作工指定活套小车设定位置（0...100%）.使用一绝对值传感器测量活套小车的实际位置值。
活套位置控制为闭环控制，如进口或出口速度在达到设定位置时自动遵循处理速度。
断带检测
除了张力控制器上的断带检测，活套控制器上也自带断带检测。
其基于活套绞盘实际速度与设定速度（由钢带入口，出口速度及其它参数计算得出）的比较。
如某一定义时间内的绝对差值过大，则会触发断带检测。
活套控制包括如下填充策略：
1.在启动后，立刻以最大带钢速度完全填充/清空活套。
这种填充策略通常在入口活套前方无清洗部分的情况下使用。
2.在启动后，立刻以处理速度加预先设定速度差完全填充/清空活套。
这种填充策略在入口活套前方有清洗部分的情况下使用，以最大化带钢清洗时间。
3.处理钢卷剩余长度时，在最后可能时间（及时）以预先设定速度差填充/清空活套。
这种填充策略仅用于满活套时，导向辊出现故障。
这种情况下，仅对活套进行40%的填充，在最后的可能时间达到最大值。
3.3.9停止及操作张力的应用
根据产线状态或操作工干预，对带钢张力进行设定。
在产线启动时，张力上升至操作值。
对于进出口张力，其发生于电动机力矩上。
在停止时，运行张力会暂时保留（约30秒），随后降至停止张力。
如产线速度保持零速几分钟，则停止张力也变为零，且在需要时使用停止刹车。
3.3.10断带检测
每个张力控制器都有其断带检测。
其基于可测量或使用电动机力矩计算的实际张力。
如实际张力在定义时间内低于特定值，则会触发断带检测。
3.3.11物料跟踪系统–数据处理（MTR）
物料跟踪系统分为钢卷跟踪及带钢跟踪。
跟踪信息保存在基础自动化系统的缓冲器内，以在过程计算机系统（L2）内发生可能的通讯中断时，进行短时连续生产。
系统包括如下主要项目:
钢卷跟踪
带钢跟踪
动作点
物料跟踪在钢卷放置在入口辊道时开始，至成品卷移出运输部分时结束。
物料及焊缝跟踪在产线入口，出口部分跟随钢卷，焊缝形成后，在通过生产线时打洞标注。
钢卷从入口小车开始，通过每一部分直至传送部分的出口持续跟踪。
带钢焊接后，新钢卷由入口部分开始跟踪焊缝。
在出口部分，剪切带钢后，带钢跟踪传送到钢卷跟踪。
带钢跟踪
带钢跟踪包括带钢通过产线的跟踪，如焊缝，厚度变化，宽度变化等。
产线分割为几个部分以达到较高的准确性。
各部分具有不同特性，如：
长度恒定的部分，如炉子部分
长度恒定，带钢长度变化的部分，如活套
带钢上的确定点在一部分进行跟踪，到达该部分边界处传递至下一部分。
并由此对不同属性加以考虑。
带钢跟踪系统包括如下功能:
根据开卷机和卷取机间产线不同部分带钢速度，使用脉冲发生器计算带钢头尾位置。
生产顺序和线上各个带钢位置信息。
这类信息以分配的不同颜色图像显示于可视系统，并用于过程计算机。
使用孔洞检测器同步焊缝跟踪。
动作点
动作点定义为厂房内的确定位置，在带钢达到此点时会启动某一特定动作，如：
该系统包括以下功能:
从设定值存储调出设定值并下载到下级控制系统，与带钢通过产线同步（如张力设定点）。
初始化带钢定位，如切头剪
焊缝位置触发产线速度系统
如可行，初始化生产结果数据至生产控制系统的传输
钢卷跟踪同步
钢卷跟踪可干预，如入口部分（钢卷可由行车吊走）的手动干预。
入口段的这类动作可在物料跟踪显示上同步顺序来清除。
通过L2系统共同实现此功能。
提供如下功能:
从跟踪位置删除一个钢卷
从跟踪位置移动钢卷至另一处
从跟踪位置增加一个钢
3.3.12辅助和顺序控制（SSF）
SSF（辅助和顺序控制）包括:
所有的支持功能，如:
液压及介质功能
入口/过程/出口区域其它功能及动作
所有的顺序功能，如:
钢卷传输顺序
入口或出口区测量顺序
全等级顺序控制确保了维护人员的高效服务。
此结构包括顺序逻辑控制，其分层于执行器控制。
顺序逻辑控制
属于一个技术动作的几个相关动作组成一个顺序控制，此类动作为：
将一个钢卷从入口钢卷传输系统移到不同卷取机上，或
从开卷机上重新卷回带钢并穿入焊机
各个顺序可以单独选择手动或自动模式（在选定顺序的原始位置可返回到自动模式；
原始位置标出）。
此特征在产线发生故障时起支持作用，如发生故障，仅一个机械段需进行手动操作（在就地操作员站进入修复模式操作）
执行器控制
定速交流电动机和电磁阀的控制可被视作执行器控制（基础逻辑）。
此类基础逻辑包括自动和手动模式的选择，以及在机械情况下所有必需的联锁。
标准化功能块运用于全线的执行器控制。
C系统
工艺处理线的化学和清洗段对溶液温度，浓度及带钢上的流量控制有着严格的要求。
特殊工艺模型确保这些参数优化与带钢速度匹配，以达到要求的化学或清洗溶剂，如酸，磷酸盐，铬酸盐或纯净水的最有效应用。
为确保正确的浓度与纯度，使用特殊仪表测量溶液内杂质的离子浓度和导电率，如超过限制，则排出废液，加入新的溶液。
同等级的顺序控制确保了机械设备，流体循环系统的正确操作及工艺设定值的正确应用。
可实现如下I&
C功能:
温度控制及监视
流量控制及监视
液位控制及监视
压力控制及监视
导电率控制及监视
PH值控制及监视
分析仪监视
P&
ID参见机械技术描述。
3.4仪表和测量设备
类型
位置/功能
备注
数量（大约）
接近开关
297
拉绳开关
磁开关
SME
编码器
位置传感器
38
光栅
各种位置
34
焊缝检测仪
Pauly
张力计
表面检测系统
客户提供
升级会员 