濟(jì)源鋼鐵公司高速線(xiàn)材車(chē)間為全連續(xù)式高速線(xiàn)材車(chē)間，設(shè)計(jì)速度為100m/s，設(shè)計(jì)產(chǎn)量為35萬(wàn)t/年，原料為150mm×150mm×9000mm連鑄坯。產(chǎn)品尺寸為圓鋼?5.5~16mm；螺紋鋼?8~14mm。該生產(chǎn)線(xiàn)是我國(guó)自行設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試的高速線(xiàn)材生產(chǎn)線(xiàn)，代表國(guó)內(nèi)最高水平。

本系統(tǒng)控制范圍包括加熱爐區(qū)、粗軋區(qū)、中軋區(qū)、預(yù)精軋區(qū)、預(yù)水冷段、精軋區(qū)、水冷段、夾送輥吐絲機(jī)區(qū)。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

濟(jì)源高線(xiàn)基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用以PLC為核心的三級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。PLC機(jī)型采用GE Fanuc 9070。HMI操作站采用CIMP LICITY人機(jī)接口系統(tǒng)。監(jiān)控網(wǎng)采用通用以太網(wǎng)，連接PLC與各HMI操作站系統(tǒng)，用于傳輸人機(jī)接口(HMI)的監(jiān)控操作信息，并可通過(guò)該網(wǎng)進(jìn)行PLC編程監(jiān)控。由PLC下掛的傳動(dòng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)采用ProrfiBus DP，連接各個(gè)直流傳動(dòng)裝置和變頻器。現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)采用GENUIS，用于連接分散I/O系統(tǒng)及PLC之間的通信。基礎(chǔ)自動(dòng)化的所有控制功能集中在PLC內(nèi)完成，各傳動(dòng)裝置作為控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照PLC系統(tǒng)的指令控制軋機(jī)速度。全線(xiàn)通過(guò)配備三級(jí)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，相互通信、資源共享、并行運(yùn)算、形成集中管理分散控制的自動(dòng)化系統(tǒng)。由于控制分散，可靠性增強(qiáng)，局部設(shè)備的故障不影響全局，而監(jiān)控集中，則可使操作及管理人員掌握全局。

監(jiān)控系統(tǒng)

1. HMI操作站

主操作人員與軋機(jī)控制系統(tǒng)交換信息的主要界面為CIMPLICITY人機(jī)接口系統(tǒng)，系統(tǒng)為全中文界面，彩色圖形畫(huà)面顯示。本系統(tǒng)選用三套CIMPLICITY人機(jī)接口計(jì)算機(jī)，一臺(tái)作為服務(wù)器，另兩臺(tái)作為客戶(hù)機(jī)。三套系統(tǒng)的界面完全相同，便于電氣人員的檢修與維護(hù)。在服務(wù)器上操作人員可完成如下所述的所有功能；在客戶(hù)機(jī)上操作人員可完成除“設(shè)定”外的所有功能，即僅可監(jiān)視而無(wú)權(quán)操作和設(shè)定軋線(xiàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要功能劃分為以下幾大類(lèi)：

(1) 設(shè)定
通過(guò)軋制程序表進(jìn)行軋線(xiàn)設(shè)定數(shù)據(jù)的編制、修改、存儲(chǔ)、檢索、下裝、上裝。在生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)部分操作畫(huà)面來(lái)修改那些需要經(jīng)常修正的參數(shù)。

(2) 監(jiān)控
● 軋線(xiàn)工藝概況及軋線(xiàn)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的顯示。利用棒形圖顯示整個(gè)主傳動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和電流的百分比。利用數(shù)據(jù)表顯示各機(jī)架在軋制過(guò)程中的各種參數(shù)。
● 系統(tǒng)運(yùn)行模式及控制功能的選擇及狀態(tài)顯示。
● 液壓站、潤(rùn)滑站等輔助設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)顯示。

(3) 分析
● 軋件跟蹤信號(hào)顯示畫(huà)面，用于檢驗(yàn)各機(jī)架咬鋼情況及頭尾跟蹤系統(tǒng)工作狀況。
● 熱金屬檢測(cè)器、活套掃描器的診斷畫(huà)面，分析軋線(xiàn)各種檢測(cè)元件的的工作狀況。

(4) 診斷系統(tǒng)
利用診斷系統(tǒng)可方便地查找合閘條件、運(yùn)行條件、過(guò)鋼條件的每一個(gè)環(huán)節(jié)。診斷信息按層次分類(lèi)，不同的狀態(tài)顯示不同的文字和顏色。

(5) 報(bào)警系統(tǒng)
● 故障報(bào)警信息自動(dòng)登錄。
● 事故及報(bào)警信息在報(bào)警畫(huà)面中顯示，有報(bào)警發(fā)生時(shí)間、持續(xù)時(shí)間、物理名稱(chēng)、報(bào)警等級(jí)、報(bào)警信息中文說(shuō)明等信息。
● 直流傳動(dòng)故障代碼可在此畫(huà)面中查到具體含義。

2. CP2集中操作臺(tái)

生產(chǎn)過(guò)程中需要快速反應(yīng)或頻繁進(jìn)行的操作通過(guò)CP2集中操作臺(tái)實(shí)現(xiàn)。

3. 就地操作箱

系統(tǒng)設(shè)有必要的就地操作臺(tái)箱設(shè)備。用于軋機(jī)換輥、檢修、點(diǎn)動(dòng)、冷卻水閥的就地開(kāi)關(guān)和保護(hù)罩的開(kāi)閉等操作。

系統(tǒng)主要控制功能

1. 軋機(jī)的起動(dòng)和停止

全線(xiàn)軋機(jī)分成粗軋區(qū)、中軋區(qū)、預(yù)精軋區(qū)、精軋區(qū)、吐絲機(jī)夾送輥區(qū)，以區(qū)域?yàn)閱挝环謩e控制軋機(jī)正常起動(dòng)和停止。每個(gè)區(qū)域正常的啟車(chē)、停車(chē)通過(guò)CP2主操作臺(tái)上相應(yīng)區(qū)域的“啟動(dòng)/停止”按鈕實(shí)現(xiàn)。當(dāng)軋線(xiàn)出現(xiàn)故障，未能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停車(chē)，可通過(guò)CP2主操作臺(tái)上該區(qū)域的快速停車(chē)按扭或就地操作箱上的快速停車(chē)按鈕進(jìn)行該區(qū)域的快速停車(chē)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，快速停車(chē)無(wú)效時(shí)可通過(guò)CP2上的全線(xiàn)緊急停車(chē)按鈕直接分閘停車(chē)。為減少軋線(xiàn)起動(dòng)對(duì)設(shè)備及電網(wǎng)的沖擊，軋線(xiàn)各傳動(dòng)裝置按一緩慢斜率逐漸加速到設(shè)定速度，系統(tǒng)設(shè)定正常起停10s、快速停車(chē)3s達(dá)到速度給定的100%。

2. 軋線(xiàn)速度級(jí)聯(lián)系統(tǒng)

本系統(tǒng)通過(guò)速度設(shè)定級(jí)聯(lián)及自動(dòng)調(diào)節(jié)級(jí)聯(lián)相結(jié)合的方式為軋線(xiàn)各機(jī)架的速度提供速度給定。其中速度設(shè)定級(jí)聯(lián)即通過(guò)確定軋線(xiàn)基準(zhǔn)速度（本系統(tǒng)采用精軋機(jī)出口速度）和各機(jī)架延伸率來(lái)確定各機(jī)架的設(shè)定速度；自動(dòng)調(diào)節(jié)級(jí)聯(lián)是指定用活套調(diào)節(jié)器或微張力調(diào)解器產(chǎn)生的速度修正率，通過(guò)級(jí)聯(lián)的方式對(duì)各機(jī)架的速度進(jìn)行修正。為保證精軋出口速度的穩(wěn)定，本系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)方向?yàn)槟孳堉品较蚣磸木垯C(jī)開(kāi)始向軋線(xiàn)上游級(jí)聯(lián)。由速度設(shè)定級(jí)聯(lián)及自動(dòng)調(diào)節(jié)級(jí)聯(lián)綜合產(chǎn)生各機(jī)架線(xiàn)速度給定，再根據(jù)對(duì)應(yīng)機(jī)架的工作輥徑及減速機(jī)速比等折算為電機(jī)軸轉(zhuǎn)速，然后線(xiàn)性變換為速度給定信號(hào)，通過(guò)實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)由PLC送給主傳動(dòng)速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

3. 機(jī)架間速度關(guān)系的手動(dòng)調(diào)整

當(dāng)設(shè)定速度偏差過(guò)大，超過(guò)機(jī)架間自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)作用范圍（5%）或機(jī)架間自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)，操作人員可對(duì)任一相鄰機(jī)架的速度關(guān)系進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整，消除機(jī)架間的堆鋼和拉鋼現(xiàn)象。手動(dòng)干預(yù)直接作用于速度設(shè)定級(jí)聯(lián)系統(tǒng)，修改機(jī)架的延伸率。

4. 微張力自動(dòng)控制

本系統(tǒng)的前12個(gè)機(jī)架采用微張力控制，設(shè)有微張力調(diào)節(jié)器，其作用是根據(jù)檢測(cè)的張力大小偏差產(chǎn)生速度修正信號(hào)，調(diào)整機(jī)架速度以維持張力值不變。從而實(shí)現(xiàn)其前后機(jī)架間的速度匹配以保證產(chǎn)品質(zhì)量。系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)電機(jī)電流的大小，間接求出機(jī)架間張力的大小，通過(guò)PLC中的微張力調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制。

5. 活套自動(dòng)控制

活套是用來(lái)檢測(cè)和調(diào)整相鄰機(jī)架間的速度關(guān)系從而實(shí)現(xiàn)無(wú)張力軋制的一種手段，適合于軋件截面較小的場(chǎng)合。活套控制分為活套調(diào)節(jié)器的控制和起套輥控制。

系統(tǒng)設(shè)有5個(gè)立活套和1個(gè)側(cè)活套，根據(jù)活套設(shè)定高度與活套掃描器檢測(cè)的活套高度的偏差產(chǎn)生速度修正信號(hào)，調(diào)整機(jī)架速度維持活套高度在給定值上不變，從而實(shí)現(xiàn)其前后機(jī)架間正確的速度配合。各活套產(chǎn)生的速度修正信號(hào)，均改變其前一機(jī)架的速度，并以同樣的比率向該機(jī)架以及上游機(jī)架進(jìn)行速度級(jí)聯(lián)控制，終止至本只鋼的尾部所在機(jī)架。

6. 速度設(shè)定自適應(yīng)功能

機(jī)架間自動(dòng)調(diào)節(jié)級(jí)聯(lián)（活套、微張力等）產(chǎn)生的速度修正信號(hào)反映設(shè)定的機(jī)架間速度關(guān)系（延伸率）的誤差。速度設(shè)定自適應(yīng)系統(tǒng)根據(jù)穩(wěn)定軋制時(shí)這一誤差的大小修正對(duì)應(yīng)機(jī)架的延伸率，這樣就可以將在自動(dòng)調(diào)節(jié)級(jí)聯(lián)中才能修正的誤差提前到在速度設(shè)定級(jí)聯(lián)中消除。這一修正后的延伸率將使下一根鋼到來(lái)時(shí)機(jī)架間的速度配合關(guān)系處于最佳狀態(tài)。