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冶金大型板带处理线自动化系统集成方案冶金大型板带处理线自动化系统集成”这一解决方案，可以用于冶金当中的大型板材连退线、镀锌线、彩图线、重卷线等重要处理线。

一、解决方案简述

1、方案简介与功能目标

除了新建项目以外，还能用于老 系统升级换代。解决方案中的控制功能齐全，以模块化的形式进行构建，可以根据生产 工艺进行任意搭建组合，具备以下功能：

（1）全线物料智能跟踪，具有多种补偿及校正算法，能精确跟踪带钢位置以及产品信息；（2）全线带钢精确定位功能；（3）自动上料系统；（4）开卷系统，自动完成穿带、甩尾、定位、剪切、焊接等工序，开卷通道的数量可自由选择；（5）卷径计算自优 化系统；（6）活套系统，活套控制具有精确的位置、张力控制功能，具有多种控制策略， 可根据策略的选择自动充放套，并具备立式双活套动态平衡控制功能；（7）自循环清洗 系统，可满足任意配置的带钢清洗工艺；（8）加热区域带钢张力级连优化解决方案；（9） 光整（平整）控制系统，可实现恒轧制力延伸率控制、变轧制力延伸率控制、差动轧制力控制，具备多种轧制模式；（10）拉矫控制系统，可实现拉矫区域张力和延伸率的协 调控制；（11）后处理控制系统，对涂层进行固定冷却；（12）切边控制系统，带钢边部 处理；（13）飞剪控制系统，具备剪切曲线智能规划能力，能适用于多种形式的飞剪，如曲柄剪、转鼓剪等，并能适用多剪刃模式；（14）自动分卷系统，具有多种分卷模式 选择；（15）卷取系统，自动完成穿带、助卷，卷取、甩尾、定位等，卷取通道的数量 可自由选择；（16）卸卷系统；（17）急停系统，具备20多个急停区域的分类规划；（18） 完善的张力控制技术，具备多种张力控制技术，可运用于不同的工艺环境；（19）具备 多种数据通讯方式，有多种成熟的第三方设备数据标准接口应用案例；（20）自动摩擦 补偿以及转动惯量测量系统；（21）HMI人机界面系统，采用冗余双服务器多客户机模 式；（22）具有一套完善的模拟调试系统，模拟现场设备进行系统综合性测试，能大大节约现场调试时间。

2、技术体系与技术特点

该解决方案主要以钢带连续处理生产线的电气基础自动化和过程自动化为主要研究对象，采用西门子S7-400系列PLC,使用CPU416-2在一个机架上组成多处理器系统，机架之间采用Profibus-DP通过12Mbit/s通讯速率进行高速通讯，另外针对特殊控制要求的设备(如光整、飞剪)采用FM458应用模块进行单独控制，高速计数模块FM450 对相应区域进行速度测量；从站采用非热插拔型ET200M,从站采用分布式I/O结构， 从站之间采用Profibus-DP网络通过光缆和OLM进行连接，通讯速率达到12Mbit/s。

多处理器系统的控制划分如下：

CPU (SSF)：单体设备、顺控

CPU (LCO)：生产线的协调

CPU(MRG)：主斜坡发生器

以下为“冶金大型板带处理线自动化系统集成”解决方案中最完善的主机架配置情 况，主要根据生产线情况和工艺而进行确定。

注：PS-电源，CP-通讯处理器，FM-功能模块。CP和FM的数量为典型数量。

在PLC与HMI之间采用工业以太网进行数据交换，HMI采用服务器/客户机模式, HMI服务器采用双网卡模式，对PLC和客户机网络进行分割，工业以太网的数据传输速率可达100Mb/s。PLC系统对传动设备的控制，主要采用Profibus-DP与西门子最新产品S120矢量变频器相连，通过标准化定义的控制接口来实现电机转速和转矩的精确控制。

“冶金大型板带处理线自动化系统集成”的主要难点在于基础自动化系统，对速度 张力控制、物料跟踪、活套控制、炉内张力控制、光整（平整）控制模型、飞剪控制这 些难点问题的研究是自动化系统研发的核心内容和主要技术。其中技术创新和亮点如下:

1） 建立全线仿真程序；

2） 光整（平整）机控制模型；

3） 建立张力控制仿真模型；

4） 带钢活套套量计算系统；

5） 活套采用多种控制方法和技术；

6） 使用多种补偿、校正算法实现物料跟踪高精度；

7） 对炉内辐采用多种控制方法和技术；

8） 拉矫区域张力和延伸率的协调控制技术；

9） 创建飞剪控制模型；

10） 开发自动摩擦和惯量补偿程序；

11） 开卷取卷径计算自优化。

二、应用案例简述

1、 案例名称与实施时间

案例名称：马钢（合肥）公司环保搬迁项目冷轧工程大型连续退火机组

起止时间：2011年1月至2013年12月

2、 应用创新与技术亮点

通过该项目的实施，冶金大型板带处理线自动化系统集成中的关键控制技术首次使 用。取得五项软件著作权；申请五项国家发明专利，三项已受理，其中一项已授权；并获得：

“中国钢铁工业协会中国金属学会 冶金科学技术奖 二等奖”；

“安徽省科技成果”奖；

“马钢技术创新成果奖一等奖”。

3、实施效果与示范意义

（1） 项目经济效益

1） 节省外汇：马钢2006年投产的连续退火线引进的是德国西门子的控制系统，当 时合同价格为1000万欧元（约合人民币1亿元左右），单条连退线的合同价格为5900 万元，相比约节约4000万元人民币，为马钢公司节省了一大笔外汇，为马钢自动化公司创造了良好的经济效益。

2） 降本增效提高成材率：由于控制和跟踪精度的提高，出口飞剪切废块数减少， 和马钢外方设计连退线相比，减少切废0.08%o从2013年至今，年产70万吨，每年为 公司提高成材率：70万吨X0.08%X 5000元/吨=280万元。

3） 张力控制优化：和马钢外方设计连退线相比减少产品缺陷率，提高了成材率约 3%,每吨增效100元，此项年增效：70万吨X3%X100元/吨=210万。

4） 整流装置及Drive配置的优化：平均每天节约电能2000度。每年连续生产300 天，每年节约300X2000度X1.2元/度=72万元；减少设备投资。

（2） 项目社会效益

连退线控制系统研制成功，响应了国家节能减排的号召；替代进口产品；连退线控制系统完全的自主知识产权；提高马钢公司知名度，增强了马钢公司的市场竞争力；为 马钢各条处理线的维护保产和升级改造提供技术保证。