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冷轧罩式退火炉的控制系统的改造方案

来源:拓涵自动化    发布时间:2014-09-05 14:44:33    浏览:2441   

       一、全氢罩式退火炉简介

       1、概述

       全氢罩式炉是一种退火工艺水平很高的罩式退火设备,具有生产效率高、退火产品质量优,介质、能量消耗低等优点,是改善和提高冷轧产品特别是冷轧带钢表面质量的重要设备,在冷轧产品的生产中得到了普遍应用。

       2、罩式炉退火工艺过程简述
       全氢罩式炉设备包括炉台、内罩、加热罩和冷却罩。其工艺过程如下:炉台装料,放置内罩并利用液压装置压紧内罩;检验H2阀和炉台内罩密封性,确保系统安全;用氮气吹扫内罩内空气,使内罩内氧含量减少到1%以下,为通入氢气做好准备;在内罩外放置加热罩,内罩和加热罩之间为燃烧区间,用空气吹扫燃烧区间的残余煤气。当内罩内氧含量低于1%时,开始加热点火;并用氢气置换内罩的氮气实现全氢气氛退火过程;退火过程的加热段、均热段,控制氢气流量吹扫;热密封测试;带加热罩冷却;吊走加热罩/热辐散/安装冷却罩;冷却罩冷却、喷淋水冷却;用氮气吹扫炉内氢气;钢卷吊运出炉。

       二、全氢罩式退火炉改造前存在的问题
       该厂冷轧罩式炉的全氢罩式退火炉控制系统年代久远,备品备件无法购买;原系统也不能支撑目前的生产管理系统,必须进行控制系统的改造升级,满足现代化生产要求。

       三、控制系统改造方案设计

       1、概述

       根据原有工艺技术和该厂控制技术要求,,对原全氢罩式退火炉的控制系统进行改造升级。新的自动控制系统以退火温度曲线为目标,实现退火过程的温度模糊控制。运行结果表明该自动控制系统升级改造成功,不但减少故障吹扫率,而且提高全氢罩式炉的生产率,实现了全氢罩式炉退火过程的自动化和信息化。
       2、 控制系统设计方案
      根据全氢罩式炉工艺的特点和实施自动控制的需要,自动化系统架构采用两级控制系统和三级网络系统。两级控制系统即过程控制计算机(L2)系统和基础自动化(L1)系统组成;三级网络由过程控制级以太网、基础自动化(L1)级以太网及设备级现场总线组成,各分布式I/O站与控制器间以PROFIBUS总线连接。
       按最优性价比的标准,选择西门子S7系列PLC系统为基础自动化系统,控制系统设计为一套PLC控制2台全氢罩式退火炉的系统模式,系统包括组成分布式3个I/O站(炉台阀站ET200M 、加热罩 ET200M 、冷却罩ET200M)、现场总线、OP操作面板和监控显示系统。在L1高速以太网上设置了2台服务器,2台前置数据采集机,1台开发站,2台操作站。2台服务器配置2块3COM通用以太网卡,一个网卡与前置机进行数据通讯,另一网卡与监控操作员站进行数据交换,以服务器与客户端的形式完成监控数据的交换和传递。2台前置数据采集计算机1台正常工作,另1台热备冗余,并配置双网卡,一个网卡与21套PLC进行数据通讯,另一网卡与监控操作员站和数据库计算机进行数据交换。其中历史数据库服务器,主要提供历史数据保存和访问,信息服务器主要为实时数据提供访问,供操作画面与PLC的数据通讯。监控软件采用WONDERWARE公司的IAS版本,以客户/服务器方式工作,完全能够满足冷轧39座罩式炉的工艺监控操作、报警消息、历史数据归档、实时数据、退火曲线显示等要求。
       L2系统包括一台数据服务器和1个操作员站,一个维护站,主要实现历史数据存储,退火曲线的管理,与冷轧L3系统的联接。

       3、该控制方案的特点

       自动控制系统开放性好,采用分布式I/O控制方案,提高了控制系统的可靠性和抗干扰能力,同时又降低控制系统造价,达到合理配置的目的。控制系统特点如下:
       (1) 可靠性高
       采用分布式I/O,PLC、通信网络和分布式I/O之间相互实行电气隔离,可彻底防止任一设备故障而影响网络中其他设备的正常工作,可随时从网络中解除或挂入,而不影响网络系统的运行,信号连接线短,就地处理信号,引入干扰小;模块供电分散也可以有效地减少由于电源引入的干扰,或电源故障而引起的系统故障。
       (2) 灵活性好
       由于工艺改变而需增加信号时,只要将新增信号接入附近分布式I/O柜即可,施工方便。
       (3) 具有明显的经济效益
       和集中控制方案相比,采用分布式I/O控制方案,可以节省很多电缆投资,所有需进PLC柜的信号接至现场分布式I/O柜即可,从分布式I/O柜到PLC柜只需一根电源线和一根通信网络电缆,敷设电缆所需的安装材料及人力也可大量减少。此控制系统的PLC 配置有效地发挥PLC 自身的功能和优势,并降低系统造价,提高系统的可扩展性、可靠性和实用性。
       (4) 系统开发性好
       自动化系统硬件设备、软件的选型、网络配置,遵循通用性强、开放性好的原则,便于今后软件的开发、移植、系统升级以及硬件扩展。

 

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