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高速线材穿水冷却控制系统解决方案

▎系统简介

近年来,线材轧后穿水冷却工艺获得了越来越广泛的应用。实践证明了该工艺有以下几项优点:改善拉拔性能,提高强度,减少氧化铁皮,改善劳动条件等。由于这些原因,水冷段已成为现代线材轧机必不可少的装备,老厂改建时,也常常添加这些设备。

穿水的重要性:在速度不高的正常轧制变形过程中,轧件内部晶粒得到细化,提高了轧件性能。而高线生产由于轧制过程中精轧轧制速度高,造成轧件二次升温,回火缓慢,使轧件内部晶粒变大,会降低轧件性能,所以需用穿水设施强制控制轧件冷却时间和冷却速度,以阻止轧件内部晶粒长大,最终提高轧件机械性能,并能根据不同的工艺要求轧制不同的品种钢,在不增加钢坯成本或减少成本的情况下得到更高附加值的产品。

▎系统组成及控制方式

一、系统硬件

本系统硬件设有2套PLC控制柜,置放于精轧机后第一个穿水平台(每条线1套控制柜),上位系统——人机界面两套(一用一备)。

PLC柜为控制系统的计算枢纽,采用西门子S7-300系列中型CPU控制,根据机械部分六段穿水的数量要求配置足够数量的输入/输出模块,对输出驱动采取中继隔离保护输出。本系统中所有反馈及设置参数都将进入PLC进行计算,得出结果输出至现场电磁阀/电控气动阀执行并传输至主控室工控机进行显示。

人机界面由研华工控机及三星24寸液晶显示器组成,置放于主控操作室,用于参数的设置及显示等。

二、上位系统操作

上位系统安装Windows7操作系统,采用西门子公司WINCC7.0软件制作本控制系统的人机界面。在系统准备完毕正常运行后,将出现如附图(1)的开始画面。画面中上半部分为A线,下半部分为B线,在每个水冷环路下方会显示当前的压力、流量、调节阀开度及每段的电磁阀/三通气动切断阀的开关状态。在画面的右下角有四个按钮,前三个按钮从左到右依次点击将会显示如附图(2)、附图(3)、附图(4)等不同画面,第四个按钮点击后将退出WINCC运行系统。

每条线预水冷、穿水冷都有一键便捷按钮,如预水冷手/自动、预水冷阀全选、预水冷阀全不选、穿水冷手/自动、穿水冷阀全选、穿水冷阀全不选等。手动时可通过勾选/不勾选来开/关电磁阀(Q1、Q2)、三通气动切断阀(S1、S2、S3、S4),自动时根据设置A预1Q2后头部不穿水长度、A预2Q2后头部不穿水长度和4#活套热检自动开/关预水冷,根据吐丝前夹送辊后头部不穿水长度和精轧后热检自动开/关穿水冷。无论手动还是自动,只要没有勾选,相应的阀也不会打开。

本系统中调节阀为PID控制,点击每段水冷下方的“PID参数设定”按钮,将出现如下图的画面,在此可以进行相应设置。手动时的开度由“手动开度”设定,自动时的控制方式有两种:压力模式和流量模式(注:1.当前压力模式不可用,除非压力表按水冷原理图中安装;2.非专业必威体育app调节人员请勿调整P、I、D三项参数)。

压力模式下,调节阀的开度由压力设定值与当前压力进行比较并通过PID计算得出,自动调节,无需操作人员操作。

流量模式下,调节阀的开度由流量设定值与当前压力进行比较并通过PID计算得出,自动调节,无需操作人员操作。

主画面中间天蓝色底纹部分为轧线系统提供的数据(通过DP传输),本系统控制所需要的信号已用红色字体标注,速度信号用于计算阀门的启停时间,预水冷的启停由4#活套热检控制,穿水冷的启停由精轧后热检控制。正常操作时应根据两个高温计调整冷却水阀的开关数量。


附图(1)主控画面

附图(2)压力流量趋势图

 

附图(3)温度趋势图

 

附图(4)水冷原理图

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