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冶金大型板帶處理線自動化系統集成方案冶金大型板帶處理線自動化系統集成」這一解決方案，可以用於冶金當中的大型板材連退線、鍍鋅線、彩圖線、重卷線等重要處理線。

一、解決方案簡述

1、方案簡介與功能目標

除了新建項目以外，還能用於老 系統升級換代。解決方案中的控制功能齊全，以模塊化的形式進行構建，可以根據生產 工藝進行任意搭建組合，具備以下功能：

（1）全線物料智能跟蹤，具有多種補償及校正算法，能精確跟蹤帶鋼位置以及產品信息；（2）全線帶鋼精確定位功能；（3）自動上料系統；（4）開卷系統，自動完成穿帶、甩尾、定位、剪切、焊接等工序，開卷通道的數量可自由選擇；（5）卷徑計算自優 化系統；（6）活套系統，活套控制具有精確的位置、張力控制功能，具有多種控制策略， 可根據策略的選擇自動充放套，並具備立式雙活套動態平衡控制功能；（7）自循環清洗 系統，可滿足任意配置的帶鋼清洗工藝；（8）加熱區域帶鋼張力級連優化解決方案；（9） 光整（平整）控制系統，可實現恆軋制力延伸率控制、變軋制力延伸率控制、差動軋制力控制，具備多種軋制模式；（10）拉矯控制系統，可實現拉矯區域張力和延伸率的協 調控制；（11）後處理控制系統，對塗層進行固定冷卻；（12）切邊控制系統，帶鋼邊部 處理；（13）飛剪控制系統，具備剪切曲線智能規劃能力，能適用於多種形式的飛剪，如曲柄剪、轉鼓剪等，並能適用多剪刃模式；（14）自動分卷系統，具有多種分卷模式 選擇；（15）卷取系統，自動完成穿帶、助卷，卷取、甩尾、定位等，卷取通道的數量 可自由選擇；（16）卸卷系統；（17）急停系統，具備20多個急停區域的分類規劃；（18） 完善的張力控制技術，具備多種張力控制技術，可運用於不同的工藝環境；（19）具備 多種數據通訊方式，有多種成熟的第三方設備數據標準接口應用案例；（20）自動摩擦 補償以及轉動慣量測量系統；（21）HMI人機界面系統，採用冗餘雙服務器多客戶機模 式；（22）具有一套完善的模擬調試系統，模擬現場設備進行系統綜合性測試，能大大節約現場調試時間。

2、技術體系與技術特點

該解決方案主要以鋼帶連續處理生產線的電氣基礎自動化和過程自動化為主要研究對象，採用西門子S7-400系列PLC,使用CPU416-2在一個機架上組成多處理器系統，機架之間採用Profibus-DP通過12Mbit/s通訊速率進行高速通訊，另外針對特殊控制要求的設備(如光整、飛剪)採用FM458應用模塊進行單獨控制，高速計數模塊FM450 對相應區域進行速度測量；從站採用非熱插拔型ET200M,從站採用分布式I/O結構， 從站之間採用Profibus-DP網絡通過光纜和OLM進行連接，通訊速率達到12Mbit/s。

多處理器系統的控制劃分如下：

CPU (SSF)：單體設備、順控

CPU (LCO)：生產線的協調

CPU(MRG)：主斜坡發生器

以下為「冶金大型板帶處理線自動化系統集成」解決方案中最完善的主機架配置情 況，主要根據生產線情況和工藝而進行確定。

註：PS-電源，CP-通訊處理器，FM-功能模塊。CP和FM的數量為典型數量。

在PLC與HMI之間採用工業以太網進行數據交換，HMI採用服務器/客戶機模式, HMI服務器採用雙網卡模式，對PLC和客戶機網絡進行分割，工業以太網的數據傳輸速率可達100Mb/s。PLC系統對傳動設備的控制，主要採用Profibus-DP與西門子最新產品S120矢量變頻器相連，通過標準化定義的控制接口來實現電機轉速和轉矩的精確控制。

「冶金大型板帶處理線自動化系統集成」的主要難點在於基礎自動化系統，對速度 張力控制、物料跟蹤、活套控制、爐內張力控制、光整（平整）控制模型、飛剪控制這 些難點問題的研究是自動化系統研發的核心內容和主要技術。其中技術創新和亮點如下:

1） 建立全線仿真程序；

2） 光整（平整）機控制模型；

3） 建立張力控制仿真模型；

4） 帶鋼活套套量計算系統；

5） 活套採用多種控制方法和技術；

6） 使用多種補償、校正算法實現物料跟蹤高精度；

7） 對爐內輻採用多種控制方法和技術；

8） 拉矯區域張力和延伸率的協調控制技術；

9） 創建飛剪控制模型；

10） 開發自動摩擦和慣量補償程序；

11） 開卷取卷徑計算自優化。

二、應用案例簡述

1、 案例名稱與實施時間

案例名稱：馬鋼（合肥）公司環保搬遷項目冷軋工程大型連續退火機組

起止時間：2011年1月至2013年12月

2、 應用創新與技術亮點

通過該項目的實施，冶金大型板帶處理線自動化系統集成中的關鍵控制技術首次使 用。取得五項軟件著作權；申請五項國家發明專利，三項已受理，其中一項已授權；並獲得：

「中國鋼鐵工業協會中國金屬學會 冶金科學技術獎 二等獎」；

「安徽省科技成果」獎；

「馬鋼技術創新成果獎一等獎」。

3、實施效果與示範意義

（1） 項目經濟效益

1） 節省外匯：馬鋼2006年投產的連續退火線引進的是德國西門子的控制系統，當 時合同價格為1000萬歐元（約合人民幣1億元左右），單條連退線的合同價格為5900 萬元，相比約節約4000萬元人民幣，為馬鋼公司節省了一大筆外匯，為馬鋼自動化公司創造了良好的經濟效益。

2） 降本增效提高成材率：由於控制和跟蹤精度的提高，出口飛剪切廢塊數減少， 和馬鋼外方設計連退線相比，減少切廢0.08%o從2013年至今，年產70萬噸，每年為 公司提高成材率：70萬噸X0.08%X 5000元/噸=280萬元。

3） 張力控制優化：和馬鋼外方設計連退線相比減少產品缺陷率，提高了成材率約 3%,每噸增效100元，此項年增效：70萬噸X3%X100元/噸=210萬。

4） 整流裝置及Drive配置的優化：平均每天節約電能2000度。每年連續生產300 天，每年節約300X2000度X1.2元/度=72萬元；減少設備投資。

（2） 項目社會效益

連退線控制系統研製成功，響應了國家節能減排的號召；替代進口產品；連退線控制系統完全的自主知識產權；提高馬鋼公司知名度，增強了馬鋼公司的市場競爭力；為 馬鋼各條處理線的維護保產和升級改造提供技術保證。