[发明专利]一种五机架冷连轧机组基础自动化控制系统

说明书

技术领域

本发明属于冷轧基础自动化控制领域，尤其涉及一种适用于五机架冷连轧机组的基础自动化控制系统硬件配置组成。

背景技术

随着现代计算机技术的飞速发展，当代冷轧带钢生产实现了高度的自动化、连续化和高精度化。由于对冷轧薄板质量的要求越来越高，计算机控制系统已成为冷轧尤其是冷连轧不可或缺的组成部分。随着液压控制系统的广泛应用，加上生产线的主要控制功能大部分集中于轧辊-轧件形成的变形区控制，冷连轧基础自动控制系统具有以下两个特点：

1、高速控制

液压系统要求控制周期为10ms，机电系统要求控制周期为20ms，因此一般均采用多控制器且控制器内采用多中央处理器（CPU）的结构。对于连轧机组而言，除了一些顺序逻辑控制可以采用通用的可编程控制器（PLC）外，大部分功能要求实现高速控制，控制周期一般为1～10ms。为此需要大量采用高性能控制器（HPC），且HPC为基于总线控制器（VME）控制总线技术的多CPU控制器。

2、高速通讯

由于轧机的多个控制功能，如轧制力、轧制速度、厚度控制、张力控制、板形控制等，最终都是作用在变形区，因此不同的控制目标之间存在着较强的耦合作用，如厚度-板形、速度-张力、速度-厚度等，从而使控制参数表现为非线性的特点，需要相互传递补偿信息，数据更新亦往往要求在1～2ms，因而CPU 与本控制器内其它CPU 的通讯和CPU 与本区内的另一个控制器的CPU 的通讯，都要求控制周期为1～2ms。两个控制器间的通讯和基础自动化级与过程控制级的通讯，要求控制周期为10ms。因此采用多层次网络结构，快慢数据分层，其关键是基础自动化控制器间采用高速数据网通讯。

基于以上特点，新一代冷轧带钢生产线使用的计算机控制系统主要有以下两种结构：

1、控制群结构

此结构是将用于一个控制区的控制器用高速网络连接成一个控制群，每一个控制群由两层组成，第一层为主管控制器和人机界面站，第二层为机架控制器数字传动。多个控制器群构成的基础自动化部分和过程自动化部分通过以太网相连，每一个控制群仅有区域主管控制器挂在以太网上。这种多层通信网络结构使快慢数据分流，从而提高了系统的通信效率。

2、超高速网络结构

超高速网络结构是以一条通信速度高达100Mb/s 的光纤环形网作为通信主网，过程自动化级的小型机、基础自动化级的控制器（PLC、VME 总线控制器）、人机界面站都挂在主网上。由于主网的通信速度较高，可以在网上采取数据分流的方法，以满足现代轧钢控制系统对于高速通信的要求。

当代冷轧带钢生产使用的酸轧联合机组中，连轧机机组电气控制系统一般采用由现场控制级（Level 0级）、基础自动化控制级（Level 1级）、过程自动化控制级（Level 2级）组成的三级控制系统。基础自动化控制级是生产线自动控制系统中用来完成连轧机组所有设备的顺序控制和各种高速闭环控制的计算机系统。现有的冷连轧机组基础自动化控制系统主要由PLC组群和基于VME控制总线技术的高性能控制器组群两部分组成。其中PLC控制器组群主要用于顺序控制和其它一些对速度要求不高的控制功能。一般包括10-12套PLC控制系统。高性能控制器组群主要用于轧机的高速闭环控制，按功能划分可分为两层：第一层为区域主管控制功能，包括所有质量控制和工艺控制用控制器；第二层为数字电气传动及机架控制器，而机架控制器实际上为数字液压传动控制器，一般包括8-10套高性能控制器系统。除此之外还包括有大量用于基础自动化控制系统开发调试使用的工程师站、服务器、打印机、HMI操作员站、现场数据采集系统等设备。

目前，国内冷轧厂所使用的冷连轧机组基础自动化控制系统普遍是由国外引进的成套进口设备，虽然具有自动化程度高，系统控制稳定的特点，然而现有国外各大电气公司为冷连轧生产线提供的基础自动化控制系统规模都比较庞大，组件多、系统结构复杂，不仅极大增加了用户的投资成本，而且延长了建设和调试准备周期，存在见效慢和投资回收期较长的问题。同时，由于备品备件仍需进口解决，导致维护维修困难，既增加了设备维护成本，又存在着由于到货时间长而影响生产的严重缺陷。

发明内容

本发明旨在提供一种适用于五机架冷连轧机组基础自动化控制系统，通过合理的硬件组成和科学配置，达到改善五机架冷连轧机组自动控制系统的执行功能，缩短建设周期，降低设备投资和生产维护成本的目的。

为此，本发明所采取的解决方案是：