專利名稱：熱連軋精軋機(jī)組工藝潤滑自動化控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種熱連軋精軋機(jī)組工藝潤滑的自動化控制系統(tǒng)，屬于 軋鋼技術(shù)領(lǐng)域自動化控制裝置。
背景技術(shù)：
工藝潤滑軋制是軋鋼生產(chǎn)中改善產(chǎn)品質(zhì)量、降低消耗、提高產(chǎn)量的一個 重要的技術(shù)環(huán)節(jié)，已成為熱軋生產(chǎn)中的一項重要新技術(shù)，受到軋鋼界的普遍 重視。近年來，隨著一大批進(jìn)口熱連軋生產(chǎn)線的引進(jìn)，熱軋潤滑技術(shù)在熱連 軋機(jī)組生產(chǎn)中的應(yīng)用得到普及。然而，國內(nèi)熱軋工藝潤滑系統(tǒng)基本依賴于成 套熱連軋設(shè)備的引進(jìn)作為設(shè)備配套技術(shù)進(jìn)口，在單獨工藝潤滑系統(tǒng)設(shè)計和制 造方面的工作不多見。對于那些在設(shè)計時未考慮工藝潤滑技術(shù)應(yīng)用，并且從 系統(tǒng)布置、安裝位置到控制系統(tǒng)均沒有預(yù)留的熱連軋生產(chǎn)線，開發(fā)一套獨立 的工藝潤滑自動化控制系統(tǒng)成為同類型企業(yè)面臨的緊迫問題。
公告日為2007年8月29日，公告號為CN 200939457Y的中國專利，公 開了 "熱軋鋼板連軋機(jī)潤滑系統(tǒng)的控制裝置"，其能根據(jù)工藝需要對所噴射之 潤滑液中的油、水比例進(jìn)行及時調(diào)節(jié)，通過壓力檢測/遠(yuǎn)傳模塊和流量檢測/ 遠(yuǎn)傳模塊動態(tài)的反應(yīng)顯示、記錄整個工藝潤滑系統(tǒng)的工作狀況，引入軋鋼機(jī) 的兩個控制信號實現(xiàn)噴/停油控制。該控制裝置存在下述問題
(1) 該控制裝置是通過人工及時調(diào)節(jié)工藝潤滑的油、水比例，僅實現(xiàn)基 礎(chǔ)自動化系統(tǒng)的控制，控制水平低；
(2) 該控制裝置僅根據(jù)咬鋼和拋鋼信號控制噴油和停油，沒有延時控制， 不能實現(xiàn)噴油時序的自動調(diào)整；
(3) 該控制裝置僅配備壓力和流量檢測/遠(yuǎn)傳模塊，沒有溫度檢測和設(shè)備主要元件的故障報警，不能全面、真實反映系統(tǒng)的工作狀況。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種熱連軋精軋機(jī)組工藝潤滑系統(tǒng)的自動化控 制系統(tǒng)，適用于在設(shè)計時未考慮工藝潤滑應(yīng)用的熱連軋生產(chǎn)線。該系統(tǒng)裝置 解決了潤滑過程控制系統(tǒng)與精軋二級計算機(jī)系統(tǒng)的接口技術(shù)，實現(xiàn)了全鋼種、
全規(guī)格的工藝潤滑軋制三級自動控制；根據(jù)鋼種規(guī)格實現(xiàn)噴油時序和油量自 動控制及油壓、水壓及其溫度、液位靈活調(diào)整、各個機(jī)架供水量在線監(jiān)控并 自動調(diào)整，控制系統(tǒng)連鎖及故障報警設(shè)計全面，故障自動診斷，保證軋制油 使用安全，維護(hù)方便；設(shè)計了潤滑系統(tǒng)急停信號，并與精軋機(jī)組急停信號連 鎖，操作方便，軋制安全。
本實用新型的技術(shù)方案是
熱連軋精軋機(jī)組工藝潤滑自動化控制系統(tǒng)，其特征是，它包括基礎(chǔ)自動 化系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)和生產(chǎn)控制系統(tǒng)；
所述的生產(chǎn)控制系統(tǒng)與過程控制系統(tǒng)相連，并基于SOCKET和DB-LINK實 現(xiàn)與過程控制系統(tǒng)之間的通訊；所述的過程控制系統(tǒng)與精軋PLC相連，過程 控制系統(tǒng)通過內(nèi)存映像網(wǎng)將潤滑油量的設(shè)定值和投用標(biāo)志發(fā)送給精軋PLC ; 潤滑PLC與精軋PLC相連，精軋PLC與潤滑PLC之間的連接基于PROFIBUS-DP 協(xié)議實現(xiàn)；
所述的基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)，主要包括泵站觸摸屏、遠(yuǎn)程IO、編程器、人機(jī) 界面、通訊處理器、電機(jī)控制柜和交流調(diào)速器；所述的泵站觸摸屏分別連接 潤滑PLC和遠(yuǎn)程10;所述的潤滑PLC連接通訊處理器；編程器和人機(jī)界面與 通訊處理器相連；通訊處理器通過工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)人機(jī)界面、編程器和潤滑
PLC之間的通訊；工作油泵和工作水泵通過各自的電機(jī)控制柜連接潤滑PLC;
各計量泵通過各自的交流調(diào)速器連接潤滑PLC。 本實用新型進(jìn)一步的方案是所述的工作油泵和工作水泵均為兩臺，用一備一；所述的計量泵為七臺， 用六備一。
工藝潤滑控制系統(tǒng)本身是一個獨立的應(yīng)用系統(tǒng)，在電氣控制上自成體系， 與軋機(jī)的控制系統(tǒng)即互相獨立，又有機(jī)集成。充分利用軋鋼系統(tǒng)現(xiàn)有的控制 信號和二級設(shè)定模型，實現(xiàn)了二級自動控制與三級生產(chǎn)控制系統(tǒng)集成，適應(yīng) 了自動化程度日益提高的軋鋼控制的需要。
與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實用新型的有益效果是
1. 實現(xiàn)了全鋼種、全規(guī)格工藝潤滑軋制的三級自動控制。
2. 根據(jù)鋼種規(guī)格和軋輥材質(zhì)實現(xiàn)潤滑油比例的自動控制。
3. 根據(jù)咬鋼信號加適當(dāng)延時、帶尾到切頭剪信號等實現(xiàn)潤滑油噴射時序 的精確自動控制。
4. 實現(xiàn)油壓、水壓及其溫度、液位靈活調(diào)整和控制、各個機(jī)架供水量在 線監(jiān)控并自動調(diào)整。
5. 控制系統(tǒng)連鎖及故障報警設(shè)計全面，故障自動診斷，保證軋制油使用 安全，維護(hù)方便；設(shè)計了潤滑系統(tǒng)急停信號，并與精軋機(jī)組急停信號連鎖， 操作方便，軋制安全。
6. 為方便統(tǒng)計記錄，控制系統(tǒng)提供鋼種、鋼巻號的顯示功能；利用數(shù)據(jù) 庫存儲技術(shù)實現(xiàn)了水流量、油流量、軋制力、電流等數(shù)據(jù)的自動存儲和變化 曲線的自動繪制。
本實用新型在某鋼廠熱連軋精軋機(jī)組進(jìn)行了全鋼種、全規(guī)格的二級自動 投入試驗使用，取得了顯著的潤滑效果，軋制力大幅度降低6%-25%,軋輥磨 損明顯降低21%-30%，電耗也有5%-15%的降低，延長了軋制周期，鋼巻表面 質(zhì)量明顯改善，創(chuàng)造了巨大經(jīng)濟(jì)效益，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

圖1是精軋機(jī)組工藝潤滑自動化控制系統(tǒng)配置圖；圖2是精軋機(jī)組工藝潤滑控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中l(wèi)生產(chǎn)控制系統(tǒng)、2過程控制系統(tǒng)、3精軋PLC、 4潤滑PLC、 5泵 站觸摸屏、6遠(yuǎn)程10、 7編程器、8人機(jī)界面、9通訊處理器、10電機(jī)控制 柜、ll第一工作水泵、12第二工作水泵、13交流調(diào)速器、14耦合器、21計 量泵、22計量泵、23計量泵、24計量泵、25計量泵、26計量泵、27計量 泵、第一工作油泵Ol、第二工作油泵02。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施對本實用新型作進(jìn)一步說明。 如圖1所示，本實用新型主要包括基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)2和 生產(chǎn)控制系統(tǒng)l。
生產(chǎn)控制系統(tǒng)1是三級控制系統(tǒng)，即MES制造執(zhí)行系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是 從企業(yè)資源計劃系統(tǒng)接受產(chǎn)品的訂單信息，將其轉(zhuǎn)化為最優(yōu)的生產(chǎn)計劃，進(jìn) 而轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)指令連同生產(chǎn)規(guī)范、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)下達(dá)給過程控制系統(tǒng)2 (即二級控 制系統(tǒng))，過程控制系統(tǒng)2根據(jù)接收的信息進(jìn)行計算，然后再給生產(chǎn)控制系統(tǒng) 1下達(dá)執(zhí)行指令，軋制過程控制計算機(jī)將產(chǎn)品生產(chǎn)信息與潤滑過程控制計算機(jī) 連鎖，從而實現(xiàn)L3級潤滑軋制。
過程控制系統(tǒng)2是二級控制系統(tǒng)，主要釆用嵌入式方法直接在精軋設(shè)定 模型中編程，建立與鋼種、厚度、寬度相關(guān)的潤滑層別數(shù)據(jù)，在精軋設(shè)定模 型觸發(fā)計算時自動根據(jù)給定的坯料初始數(shù)據(jù)和機(jī)架軋輥材質(zhì)等參數(shù)，進(jìn)行潤 滑層別數(shù)據(jù)査詢，并隨同精軋設(shè)定數(shù)據(jù)下發(fā)到精軋PLC 3中，再中繼給潤滑 PLC 4。該系統(tǒng)采用客戶機(jī)/服務(wù)器模式，服務(wù)器由兩臺Alpha ES40組成兩節(jié) 點機(jī)群系統(tǒng)，其中l(wèi)臺計算機(jī)在線控制，另l臺計算機(jī)備用。
基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)(一級控制系統(tǒng))，它包括的硬件有泵站觸摸屏5、遠(yuǎn) 程10 6、編程器7、人機(jī)界面8、通訊處理器9、電機(jī)控制柜10和交流調(diào)速 器13等，軟件采用St印7，通過程序控制潤滑設(shè)備根據(jù)咬鋼信號加適當(dāng)延時、帶尾到切頭剪信號實現(xiàn)潤滑油噴射時序的自動控制，用戶可根據(jù)需要及時調(diào) 整各機(jī)架噴油時序，便于精確控制噴射時序，實現(xiàn)工藝潤滑的基礎(chǔ)自動化控 制。
泵站觸摸屏5主要是油泵、水泵、計量泵和加熱器的啟/停，加水閥、供 水閥、混合液閥和供油閥開/關(guān)，系統(tǒng)急停信號，水箱和油箱液位報警、水箱 和油箱溫度報警、過濾器堵塞報警，F(xiàn)1 F6水流量及油流量設(shè)定顯示、吸水 口開閉器及吸油口開閉器狀態(tài)顯示、6臺計量泵合閘及運行指示等，便于^內(nèi)
操作與維護(hù)。
遠(yuǎn)程I0 6主要是通過遠(yuǎn)程I/0柜操作面板啟停水泵、油泵、混合閥、計 量泵，同時設(shè)定水流量和油流量，實現(xiàn)潤滑的本地控制方式。遠(yuǎn)程10 6還可 連接其它I/0信號。
編程器7主要是采用德國西門子S7-300型可編程序控制器編寫程序，實 現(xiàn)潤滑的基礎(chǔ)自動化控制。
人機(jī)界面8主要是控制Fl到F6 (精軋機(jī)組常用術(shù)語)機(jī)架潤滑油和冷卻 水投入/切除、第一、第二工作油泵01/02和第一、第二工作水泵11/12以及 計量泵21 27啟動/停止、加熱器的啟動/停止、加水閥和供水閥以及F1到 F6機(jī)架混合液閥和供油閥的打開/關(guān)閉，顯示Fl到F6機(jī)架實際水流量、實際 油流量、油濃度、計量泵21 27流量及速度實際值以及水箱溫度和液位、油 箱溫度和液位、濾油器壓差、第一第二工作油泵01/02油泵吸油口開閉、第 一、第二工作水泵11/12吸水口開閉等檢測信號，并設(shè)有系統(tǒng)急停信號，實 現(xiàn)系統(tǒng)在緊急情況下關(guān)閉；同時，設(shè)有水箱和油箱液位報警、水箱和油箱溫 度報警、過濾器堵塞報警；在有報警信號時，人機(jī)畫面顯示相應(yīng)的報警信息， 便于系統(tǒng)維護(hù)。實現(xiàn)電磁換向閥手動控制及自動方式下按時序自動控制。
通訊處理器9主要功能是通過工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)人機(jī)界面8、編程器7和潤 滑PLC 4之間的通訊。電機(jī)控制柜10主要功能是完成第一工作油泵01、第二工作油泵02、第一 工作水泵ll、第二工作水泵12的啟?？刂?，啟動、停止命令由泵站觸摸屏5 或人機(jī)界面8輸入。
交流調(diào)速器13主要是對各計量泵進(jìn)行調(diào)速控制；同時將實際轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為 流量，發(fā)送到精軋操作臺人機(jī)界面8顯示。
計量泵21-27共七臺計量泵組，用六備一，在任何一臺計量泵出故障時， 自動切換到備用泵，確保潤滑系統(tǒng)的正常運行。其中計量泵組21、 22、 23、 25、 26、 27主要是從油箱輸出的油通過這六套計量泵分別向六套控制閥組計 量供油，在計量泵的出口設(shè)有溢流閥，可以調(diào)定計量泵出口壓力；計量泵24 是備用泵，并通過管路與其它六套計量泵組并聯(lián)作為備用泵，可以通過閥門 手動投入或自動切換。
第一工作油泵Ol、第二工作油泵02是兩臺加壓泵，正常工作時，用一備 一，主要是油箱中的油液由工作油泵吸入增壓后排出，經(jīng)止回閥、球閥、過 濾器和計量泵后送往混合系統(tǒng)。
第一工作水泵ll、第二工作水泵12是兩臺離心泵，正常工作時，用一備
一，主要是水箱中的水由離心泵吸入增壓后排出，經(jīng)止回閥、蝶閥、過濾器， 由電磁流量計計量后送往混合系統(tǒng)。
如圖2所示，生產(chǎn)控制系統(tǒng)1是基于SOCKET和DB-LINK實現(xiàn)與過程控制 系統(tǒng)2之間的通訊,使現(xiàn)場控制設(shè)備與管理平臺上下無縫連接和信息共享。在 過程控制系統(tǒng)2中，潤滑過程控制通過在精軋設(shè)定模型中直接編程嵌入到精 軋過程控制系統(tǒng)中；過程控制系統(tǒng)2與精軋PLC 3通訊系統(tǒng)提供了過程控制 系統(tǒng)和基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換手段，具體為GE的內(nèi)存映像網(wǎng)存 取數(shù)據(jù)方式。精軋PLC 3通過內(nèi)存映像網(wǎng)將潤滑設(shè)備的工作信息實時的傳送 給過程控制系統(tǒng)2;過程控制系統(tǒng)2通過內(nèi)存映像網(wǎng)將潤滑油量的設(shè)定值和投 用標(biāo)志發(fā)送給精軋PLC 3。精軋PLC 3與潤滑PLC 4之間的連接基于PROFIBUS-DP協(xié)議實現(xiàn)，工藝潤滑PLC柜內(nèi)安裝有耦合器14,使用DP/DP COUPLER,該DP/DP COUPLER同時作為潤滑PLC與精軋PLC的從站。潤滑PLC 4 與人機(jī)界面8之間通過TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)。
潤滑控制系統(tǒng)本身是一個獨立的應(yīng)用系統(tǒng)，在電氣控制上自成體系，與 軋機(jī)的控制系統(tǒng)即互相獨立，又有機(jī)集成。充分利用軋鋼系統(tǒng)現(xiàn)有的控制信 號和二級設(shè)定模型，實現(xiàn)了三級控制，適應(yīng)了自動化程度日益提高的軋鋼控 制的需要。即使本系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重敵障，也不影響軋鋼系統(tǒng)原有控制系統(tǒng)的正 常運行。當(dāng)軋制系統(tǒng)急停時，為有效保證系統(tǒng)和設(shè)備的安全，潤滑系統(tǒng)也同 時急停。為方便統(tǒng)計記錄，控制系統(tǒng)還提供了鋼種、鋼巻號的顯示功能；利 用數(shù)據(jù)庫存儲技術(shù)實現(xiàn)了水流量、油流量、軋制力、電流等數(shù)據(jù)的自動存儲 和變化曲線的自動繪制。
權(quán)利要求1、一種熱連軋精軋機(jī)組工藝潤滑自動化控制系統(tǒng)，其特征是，它包括基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)和生產(chǎn)控制系統(tǒng)；所述的生產(chǎn)控制系統(tǒng)與過程控制系統(tǒng)相連，并基于SOCKET和DB-LINK實現(xiàn)與過程控制系統(tǒng)之間的通訊；所述的過程控制系統(tǒng)與精軋PLC相連，過程控制系統(tǒng)通過內(nèi)存映像網(wǎng)將潤滑油量的設(shè)定值和投用標(biāo)志發(fā)送給精軋PLC；潤滑PLC與精軋PLC相連，精軋PLC與潤滑PLC之間的連接基于PROFIBUS-DP協(xié)議實現(xiàn)；所述的基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)，主要包括泵站觸摸屏、遠(yuǎn)程IO、編程器、人機(jī)界面、通訊處理器、電機(jī)控制柜和交流調(diào)速器；所述的泵站觸摸屏分別連接潤滑PLC和遠(yuǎn)程IO；所述的潤滑PLC連接通訊處理器；編程器和人機(jī)界面與通訊處理器相連；通訊處理器通過工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)人機(jī)界面、編程器和潤滑PLC之間的通訊；工作油泵和工作水泵通過各自的電機(jī)控制柜連接潤滑PLC；各計量泵通過各自的交流調(diào)速器連接潤滑PLC。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的熱連軋精軋機(jī)組工藝潤滑自動化控制系統(tǒng)，其 特征是，所述的工作油泵和工作水泵均為兩臺，用一備一；所述的計量泵為 七臺，用六備一。
專利摘要一種熱連軋精軋機(jī)組工藝潤滑自動化控制系統(tǒng)，屬于軋鋼技術(shù)領(lǐng)域自動化控制裝置。本實用新型主要包括基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)和生產(chǎn)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)解決了工藝潤滑過程控制系統(tǒng)與精軋二級計算機(jī)系統(tǒng)的接口技術(shù)，實現(xiàn)二級自動控制，并與三級生產(chǎn)控制系統(tǒng)集成，形成一個有機(jī)的控制系統(tǒng)整體，實現(xiàn)了工藝潤滑三級控制；充分利用軋鋼系統(tǒng)現(xiàn)有的控制信號和模型，實現(xiàn)了二級模型自動設(shè)定油流量和噴油時序的自動控制，控制系統(tǒng)報警和連鎖設(shè)計全面合理，可進(jìn)行系統(tǒng)故障自動診斷，保證軋制油使用安全、設(shè)備方便維護(hù)。適用于在設(shè)計時未考慮工藝潤滑應(yīng)用的熱連軋生產(chǎn)線。
文檔編號B21B37/00GK201320559SQ20082018795
公開日2009年10月7日 申請日期2008年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月21日
發(fā)明者孫衛(wèi)華, 啟 王, 王豐祥, 王金華, 彥 白, 趙文成, 郭宏偉, 項本朝, 馬興云 申請人:濟(jì)南鋼鐵股份有限公司