摘要
轧制是各种变形手段中效率高、产量大、成本低、成型精确的加工方式。而轧机是实现金属轧制过程的设备，泛指完成轧材生产全过程的装备，包括有主要设备﹑辅助设备﹑起重运输设备和附属设备等。从炼钢厂出来的钢坯还仅仅是半成品，必须到轧钢厂去进行热轧与冷轧后，才能成为合格的产品。
论文通过吸收和借鉴校内实训中心的四辊可逆冷轧机的先进设计理念，提出了四辊可逆冷轧机的电控系统设计方案，并总结出了电气调试方案。完成了整个轧机电控系统的硬件方案设计以及相关器件的选型工作。在硬件设计中，提出了PLC+变频器+电机等的闭环控制系统，从而达到变频器控制电机转速的目的。关键词：轧机电控系统四辊闭环
ABSTRACT
Means all kinds of deformation in rolling, high efficiency, large output, low cost, precision molding processing methods. The mill is the equipment of metal rolling process, rolled the whole production process refers to the completion of equipment, including major Equipment, Auxiliary Equipment, lifting and other transport equipment and ancillary equipment. Out from the steel mill is just the semi-finished billets to be to go for hot and cold rolling mills, the products can become qualified.
Articles by absorb and learn the four-campus training center roller cold rolling mill of the advanced design concept, put forward a four-high reversing cold rolling mill electrical control system design. Completion of the entire rolling mill electrical control system hardware design and selection of work-related devices. In the hardware design is proposed such as PLC + inverter + motor closed-loop control system, so as to achieve the purpose inverter control motor speed.
Keywords:Rolling mill；Electronic Control System；Four roller；Closed loop
目录
中文摘要 (Ⅰ)
英文摘要 (Ⅱ)
1 绪论 (1)
1.1 轧制过程自动化 (1)
1.2 轧机的分类 (2)
1.3 四辊可逆冷轧机传动系统的电气要求 (5)
1.4 本设计的意义及工作 (6)
2 四辊可逆冷轧机的结构及工艺流程分析 (8)
2.1 四辊可逆冷轧机的发展和技术特点分析 (8)
2.2四辊可逆冷轧机的结构 (11)
2.3 冷轧工艺流程 (14)
3 四辊可逆冷轧机的控制单元 (17)
3.1 四辊可逆轧机的工作原理 (17)
3.2 四辊可逆冷轧机各单元的控制 (17)
4 电控单元器件的选择及参数设计 (20)
4.1 PLC的简介及选择 (20)
4.2 变频器的简介及选择 (22)
4.3 变频器运行参数的设置 (25)
4.4 变频器外围设备的选择 (26)
5 工作流程 (29)
5.1 主油泵工作流程 (29)
5.2 加热器工作流程 (30)
5.3 轧机压靠工作流程 (30)
6 系统调试 (32)
7 结论 (34)
参考文献 (35)
致谢 (36)
附录1
1 绪论
冶金行业作为国民经济的基础产业，得到了迅速发展。冶金行业在经历了以数量扩张为主的发展时期后，进入了加速结构调整、提高竞争力为主的新阶段。轧机是板带材生产的主要设备，加工材由厚变薄，是由轧机来完成的。电气控制技术具有优良的控制特性也已成为人们的共识，因此这一技术在冶金行业中得到了广泛的应用，尤其在轧钢工艺中体现的更为突出。本次设计就是对冷轧过程中常用的四辊可逆冷轧机的电气控制系统进行设计。
1.1 轧制过程自动化
可逆式轧制是指带钢在轧机上进行往复多道次的压下变形，最终获得成品厚度钢材的轧制过程。由于四辊可逆冷轧机生产效率高，质量易于控制，轧制过程连续，易于实现自动化和机械化。而且这种轧机产量大，生产效率高，质量易于控制，经济效益非常显著。所以各种先进的科学成果都竞相应用于四辊可逆冷轧机的轧制过程中，大大促进了连轧过程自动化的发展。
自动化是根据检测装置与设定值的偏差，按预定方式自行调节控制量使输出稳定在设定范围的控制过程。从工程技术部门来看，可以把过程自动化具体解释为：在各种不同的生产过程中，采用自动检测、电动执行等自动化装置和电子计算机，组成控制系统，使各种过程变量（如成分、流量、温度、压力、张力和速度等）保持在所要求的给定值上，并在人的控制下合理地协调全部生产过程，实现稳定优质生产的一种手段。
轧制过程自动化的最终目的是提高钢材质量，用有限资源，制造高精度的钢带产品，在人力不能胜任的过程中，把人从繁重枯燥的体力劳动中解放出来，不轻易受人的情绪和技术水平的影响，稳定进行轧制过程。实现过程自动化，可以提供质量好、性能稳定、价格合理的钢带产品，为企业生存发展提供更大的空间。
轧制自动化实际上包括对轧制过程进行计算机系统控制和对装置的自动控制两部分。装置自动控制主要指具体设备的闭环控制，它包括拖动系统和伺服系统，使系统可以跟随设定值进行及时调节。这种闭环控制系统加入数字调节，提高了设备控制性能，增加了通信能力。过程计算机控制是对复杂过程运用计算机完成采集、模型计算、实时判断处理、对整个生产系统进行控制管理，这对于包括粗轧、精轧、冷却、卷取多个环节相互衔接配合的轧制生产是必不可少的，尤其在高速与高精度轧制时，更需要计算机高速精确地完成算法处理。计算机控制内容又分为计算机配置方式、信息跟踪方式和动态在线控制算法三大部分。
1.2 轧机的分类
轧钢机按轧机布置形式可以分为以下几种：
单机座轧机：轧制从开始到结束都在同一架轧机上进行(图3.1a)。
图1.1a单机座轧机图1.1b 横列式轧机横列式轧机：由两架或两架以上轧机横向排列组成。横列式轧机可以是一列的，也可以是几列的(图1.1b、c)。
图1.1c横列式轧机图1.1d纵列式轧机纵列式轧机：由两个以上轧机纵向排列而成。轧件依次在每个轧机中轧制一道(图1.1d)。
半连续式轧机：由两组轧机组成，其中一组是纵列式或横列式轧机，一组是连续式轧机(图1.1e)。
连续式轧机：由几个轧机按轧制方向顺序排成一行，轧件同时在几个轧机上轧制，并保持连轧关系，即各架轧机单位时间内的金属流量相等(见图1.1f、g)。
图1.1e半连续式轧机图1.1f连续式轧机越野式轧机：由两列或两列以上的纵列式轧机组合而成。轧件依次在各个轧机轧一道(图1.1h)。
图1.1g 连续式轧机图 1.1h 越野式轧机布棋式轧机：由几列纵列式与单机架轧机组成。它形似象棋子在棋盘上的布置，故取名布棋式轧机(图1.1i)。
图 1.1i布棋式轧机
按轧辊数量分类，轧机有五类，即二辊式、三辊式、四辊式、多辊式及万能式轧钢机，分述于下：
二辊式轧钢机(也叫二重式轧机)：分为可逆式与不可逆式两种。二辊不可逆式轧机的轧辊转动方向在轧制过程中是不变的，轧件在轧辊间只往一个方向通过，例如叠轧薄板轧机(见图1.2a)。二辊可逆式轧机，其轧辊可以正反转，轧件可以来回轧制。这种轧机采用直流电机驱动。轧制钢锭的初轧机就是这种型式。
图 1.2a 二辊式轧钢机图 1.2b三辊式轧机三辊式轧机(也叫三重式轧机)：轧辊转动方向固定不变，轧件从中下辊间轧过去，又从中上辊间轧过来，进行所谓的往复轧制，又称穿梭轧制。在这类轧机中有三个轧辊直径相同的型钢轧机；有上下辊径相同而中辊较细的三辊劳特式钢板轧机(见图1.2b)。另外，还有一种三辊轧机，它虽然也有三个轧辊，但轧件只从两个轧辊，即上、中辊或中、下辊之间轧过。在横列式小型或线材车间的粗轧机组中，轧件依次交替从相邻机座的中、下辊和上、中辊之间通过，各机座中不承担轧钢的那一根轧辊只起传动作用。轧件从中、下辊通过时叫下轧制线轧制，从上、中辊之间通过时叫上轧制线轧制。为区别于一般三辊轧机，通常称这类轧
机为二辊交替式轧机或盲三辊轧机。
四辊式轧钢机(也叫四重式轧机)：其中间两个轧辊为工作辊，上下两个轧辊为支撑辊，工作辊直径比支撑辊直径小(参见图1.2c)。四辊轧机有两种传动方式：一种是传动工作辊，支撑辊靠摩擦带动；另一种是传动支撑辊，工作辊靠摩擦带动，前者多用于热轧钢板和较厚的冷轧钢板生产。
图1.2c 四辊式轧钢机图1.2d 多辊式轧钢机
多辊式轧钢机：有六辊、八辊、十二辊、十四辊、十六辊、二十辊轧机等(见图1.2d)、用于轧制极薄带钢。此外还有行星式轧机(见图1.2e)，用于带钢、钢板生产。
图1.2e 行星式轧图1.2f 万能轧机
万能轧机：其特点是带有立轧辊(见图1-2f)。轧制时轧件可同时或先后进行上下及两侧方向的加工。万能式轧机可分成二辊式、三辊式和四辊式的。立轧辊安装在轧钢机的前边或后边。
轧机按轧辊布置形式及位置分类，可分为：
①轧辊水平布置的轧机：一般初轧机、型钢轧机、钢板轧机、线材轧机都属于这一类；
②轧辊直立布置的轧机：在连续式型钢及钢坯轧机、钢板轧机、带钢轧机及线材轧机中都有直立布置轧辊的机座，它专门用于轧制轧件的侧面(图1.3a)；
③水平轧辊及直立轧辊混合布置的轧机：如二辊式、三辊式万能轧机及万能式钢梁轧机的轧辊都是水平及直立混合布置的(图1.3b、c、d、e、f)；
图1.3 轧辊水平及直立布置的轧机图1.4 轧辊斜置的轧钢机
④轧辊斜置的轧钢机：生产无缝钢管的穿孔机、钢球轧机等都属于这一类(图
1.4)；
⑤轧辊以特殊形式布置的轧机：如各机架轧辊互成90°，与地面成15°或者75°的线材轧机。它取消了一般线材轧机的扭转导板，称为无扭转线材轧机。又如轧辊按“Y”型布置的线材轧机，工作辊既自转又绕支撑辊旋转的行星轧机等。
目前,现代化四辊可逆冷轧机在围绕完善控制系统和控制工作辊凸度等方面做了大量研究开发工作，朝着大卷重、宽幅、高速度、高自动化的方向发展。
1.3 四辊可逆冷轧机传动系统的电气要求
提到四辊可逆冷轧机的自动化系统，不得不首先提到传动系统，因为拥有一个稳定、可靠的传动系统，是其成功的前提条件，也是先进的自动化系统的基础。直流电气传动具有调速性能好、控制精度高、线路简单、控制方便、过载能力较强、能承受频繁冲击负荷等优点。因此，很长一段时间冷轧机主传动一直被直流调速系统所占领。随着电力电子技术的发展，轧机传动系统已由先进的交流调速取代了传统的直流调速。交流传动转动惯量小，过载能力大，加速性能好，控制精度高，大大提高了轧机传动的技术性能指标。近年来新建轧机都采用交流传动系统（交交变频及交直交变频）。
四辊可逆冷轧机的主传动速度控制是对轧机各机架的主传动速度进行控制，以确保带钢在轧制过程中各机架的速度匹配即秒流量相等，从而确保带钢的稳定
轧制。
电气传动系统作为机械能与电气能量的转换环节，应满足生产工艺的需要，同时又要适应电网的要求，实现高效率运行和高水平生产。在选择轧机传动电机调速系统时应考虑以下因素：
①满足工艺要求电机调速系统应满足轧制工艺所要求的轧制功率、转矩、转速、调速范围，根据轧制的最大负荷确定传动系统的过载能力，同时要考虑电机是否可逆运转、加速和减速时间、恒转矩和恒功率运行的范围等。
②传动系统的性能指标作为电气传动系统，应考虑电机调速控制系统的性能指标、速度控制精度、转矩或电流控制的动态响应、速度控制的动态响应等。
③适应电网要求选择电机调速系统时应考虑电气传动系统中电机和电力电子变换器的能量变换效率、电力电子变换器注入电网的电流谐波和功率因数是否满足电业部门的规定和要求，是否需要增加谐波与无功补偿装置。
④自动化、信息化要求电气传动系统与轧机自动化系统的硬件与软件接口，其通讯接口应适应自动化网络的开放性、标准化和高性能的要求，同时应考虑电气传动系统状态信息的收集、管理、传递，具有良好的人机界面。
⑤经济性电气传动系统的选择应考虑投资少、运行成本低、装备与系统的可靠性以及设备运行的维护和备件供应等经济因素。
随着轧制技术的不断进步，生产效率越来越高，产品质量也随之提高，主传动速度的响应和控制精度直接影响到冷轧机的生产效率和质量控制，是对带钢厚度和张力进行精细控制不可缺少的手段。系统在速度控制方面不仅稳速精度高、动态响应快，同时在控制链路中采用了双“S”型积分环节，以避免支撑辊之间、支撑辊与工作辊之间以及工作辊与被加工材料之间产生相对运动。
1.4 本设计的意义及工作
四辊可逆冷轧机是用于板带材生产的主要设备，钢材由厚变薄，是由其来完成的。单机架四辊冷轧机分为可逆式与不可逆式两种，根据压下方式又可分为电动压下及液压压下两种。
在电气传动上，采用自动厚度控制AGC系统，控制厚度公差；采用自动准确停车系统、计算机控制系统，使轧制生产自动化；采用可控硅供电、全数字交流传动控制系统，提高速度和张力的控制精度；辅助动作采用可编程控制器（PLC）控制。
轧机作为辊道类负载，多在钢铁冶金行业，采用交流电动机变频控制，可提高设备可靠性和稳定性。采用变频装置省去了机械制动闸，由于速度连续可调，省去了大量减速机装置，同时改善了生产环境，消除了噪声。
轧机主传动要求电气传动具有很高的动态响应和相当高的过载能力，这一领域长期以来一直被直流电动机传动所垄断。但由于直流电动机存在换向问题，造成换向器、电刷等部件的维护工作量大增，而且直流电动机在提高单机大容量、提高过载能力、降低转动惯量以及简化维护方面都受到了很大限制，已经不能满足轧机向大型化、高速化方向的发展。
为了保证加工精度、操作安全性以及易操作性等，轧机对电气系统提出了如下要求：
①轧制速度要有较高的稳定裕度，正常轧制时，轧制速度为30～60m/min可调，点动速度为5m/min，速度精度为静态±1%，轧机快速启停车时间不超过5秒。
②冷轧操作时要求可以快速频繁起制动。两侧辊缝不平衡时，可单独调整轧机任意两侧压下螺钉。
③轧制方式要可逆，同时要能自动检测各器件的工作状态，以便能及时自我保护。
④操作方便，并具备必要的显示功能，如轧制线速度、电流、电压、运行状态、故障显示等。
因此，为了满足上述控制要求，基本都采用PLC+变频器+电机等组成的轧机电气闭环控制系统。采用矢量控制的变频调速方式控制主传动电机和辊道电机转度，以PLC为主控制单元使得辊道转速和主传动电机速度一致。整套系统具有良好的调节品质，稳定可靠的性能，并且维护简单。系统中PLC部分接受操作台命令、变频器信号以及轴编码器信号等，经分析后给出变频器运行信号，并向变频器发出模拟速度信号。此外PLC部分还实时监控系统的运行状态，对各种故障情况进行及时的分析和处理。同时，变频器接受到PLC发出的起/停和运行控制信号，根据给定速度模拟量的大小控制电动机运行。
本次设计主要在熟悉生产工艺和控制要求后，确定控制方案和系统硬件结构，完成轧机电控部分的硬件设计和器件参数计算及选择，参照校内实训中心的轧机完成轧机电控部分的硬件接线图的绘制。
2 四辊可逆冷轧机的结构及工艺流程分析
冷轧带钢和薄板一般厚度为0.1～3mm,宽度为100～2000mm，均以热轧带钢或钢板为原料，在常温下经冷轧机轧制成材。冷轧带钢和薄板具有表面光洁、平整、尺寸精度高和机械性能好等优点。成卷冷轧薄板生产效率高，使用方便,有利于后续加工。因此应用广泛,已逐渐取代同样厚度的热叠轧薄板。冷轧带钢和薄板的产量在工业发达国家已占钢材总产量的30％左右。而生产带钢用的四辊可逆轧机广泛应用于现代轧制工艺中。各种冷轧产品规格和用途如表2.1所示。
表2.1 各种冷轧产品规格和用途
2.1 四辊可逆冷轧机的发展和技术特点分析
现代轧机发展的趋向是连续化、自动化、专业化,产品质量高,消耗低。60
年代以来轧机在设计、研究和制造方面取得了很大的进展，使带材冷热轧机、厚板轧机、高速线材轧机、H型材轧机和连轧管机组等性能更加完善，并出现了轧制速度高达每秒钟 115米的线材轧机、全连续式带材冷轧机、5500毫米宽厚板轧机和连续式 H型钢轧机等一系列先进设备。轧机用的原料单重增大，液压 AGC、
板形控制、电子计算机程序控制及测试手段越来越完善，轧制品种不断扩大。一些适用于连续铸轧、控制轧制等新轧制方法，以及适应新的产品质量要求和提高经济效益的各种特殊结构的轧机都在发展中。
2.1.1 四辊可逆冷轧机的发展
1980年世界上的辊身长度大于860mm的带钢冷轧机共有466台,其中可逆式四辊轧机161台，可逆式多辊轧机108台，连续式轧机197台。中国有宽带钢冷轧机9台，其中可逆式四辊轧机4台，可逆式二十辊轧机3台，偏八辊轧机1台，连续式轧机1台。
我国拥有现代化四辊及六辊冷轧机108台，生产能力2100kt/a，二辊冷轧机约300台，生产能力450kt/a，总计冷轧板带生产能力2550kt/a。截至2005年底，引进轧机的生产能力为1000kt/a,中国四辊轧机的生产能力为2120kt/a，二辊轧机的生产能力为380kt/a，总计冷轧板带生产能力3500kt/a。有自制的辊宽≥800mm的四辊铝板带冷轧机约150台，其中1400mm级的达65台，占总数的43%。2006年全国投产的冷轧机26台，形成板带生产能力725kt/a，是投产能力最多的一年。另外，2006年在建的冷连轧生产线有2条，四辊及六辊单机架不可逆式冷轧机13台，总生产能力1750kt/a。
目前,现代化四辊可逆冷轧机在围绕完善控制系统和控制工作辊凸度等方面做了大量研究开发工作，朝着大卷重、宽幅、高速度、高自动化的方向发展。发达国家有的冷轧机轧制带材宽度已达3500mm，最小出口厚度达0.05mm，轧制速度达40m/s，最大卷重达30t，带材厚度公差不大于1%～1.5%。高速、高质量、高配置、高性能的过程控制系统以及高度自动化是现代化轧机控制系统的特点。在未来一段时间，世界冷轧机的发展不会有重大的“发明创造”，而是会有许多小的进步。
国产四辊可逆冷轧机的未来发展应学习和借鉴国外轧机设计中的综合问题
处理方法和描述轧机内部以及周围的卷材设计流程。
纵观世界现代化钢材轧制设备的设计、研制以及生产安装的发展趋势，我国如果要进一步提高国产钢轧制设备生产技术的整体水平，国内钢材轧制设备生产企业应适应世界的发展趋势，建立现代钢材轧制装备研制、设计、制造、生产、维护体系，将不同领域的独立的观念有机地结合到一起，生产出更现代化的轧机。因此，我们在设计四辊可逆冷轧机时应注重以下几方面的问题：
①重视四辊可逆冷轧机的一体化设计和服务
轧机的一体化设计非常重要,机械、液压和自动化系统的所有元件必须有效地调节,传感器的选用和测量装置的定位都需要考虑。
②注重规模化、专业化生产,有意识地成为一个系统的提供者
今后的钢材市场要求更为严格的成品品质，同时对其生产设备的灵活适应性提出了更高的要求，作为钢材冷轧机的研制方，必须通过机械工程、液压系统、电气工程和自动化系统各领域的配合，努力提高工艺系统的功能，同用户密切合作从而形成系统合作关系，促进双方的可持续发展。
③注重四顾可逆冷轧机的安全性和可靠性
工厂设备的设计在安全方面采用高标准，要求机械和电气的设计构造安全可靠；要求最佳均衡优选的安全和防护措施；要求通过机械、液压和电气自动化的密切协作来实现安全操作；要求对设备和生产过程的操作安全可靠，要求在维护和服务阶段的操作安全舒适。
④提高四辊可逆冷轧机的利用率，降低能耗，努力完善工艺过程自动化系统。从而提高四辊可逆冷轧机的利用率，降低能耗，使运行方式最佳，获得优质产品。
2.1.2 四辊可逆冷轧机的技术特点
四辊可逆冷轧机技术丰富，归纳起来主要有以下特点：
①机组设备布置紧凑,总体功能齐全,整机自动化程度提高
现代化四辊可逆冷轧机的轧制形式绝大数为可逆轧制，配有卷材自动运输装置。20世纪末至21世纪初设计的机组中，同时配备了带卷自动测量和上卷自动对中装置，可实现上卸卷的自动化操作，使操作强度逐步降低，提高成品率，增加竞争能力。
②轧制速度提高,单机产能增加
前些年的国产四辊可逆冷轧机，最大轧制速度由原来的300m/min提高到近800m/min。随着板型自动控制系统的投入，最高轧制速度不断提高，达到
1200m/min。但来料厚度较大，单机产量较低，单机产能由最初的7.5kt/a提高到现在的40kt/a。但轧制速度与国外相比，仍有一定的差距，单机产能也有较大差距。
③整机国产化程度提高,设备维护方便
随着国产装备业的发展,国内配套能力进一步提高,国产冷轧机以前主要靠
引进的检测元件或控制系统逐步被质优价廉的国产元件或系统代替：如厚度自动控制系统(AGC)、带材自动纠偏控制系统(EPC)、X射线测厚仪、板型自动控制系统(AFC)等。同时，由于国产化的提高，设备维护费用越来越经济，产品更具竞争力。
④液压和润滑系统更加完善和标准化
国产四辊可逆冷轧机液压系统主要为整体泵站和分散阀台布置，轧机控制更趋于全液压化。对伺服液压系统、弯辊伺服液压控制、厚度伺服液压控制以及上卸卷测量及液压控制系统等均广泛用于轧机控制。
⑤电气传动系统有了比较大的发展
开卷机、卷取机和主传动电动机控制系统广泛采用全数字直流传动装置,供电全数字直流传动装置与交流传动装置相比，其优点在于造价较低，控制简单可靠、维护方便。但确定是成本太高；交流传动与直流传动装置相比，其优点在于结构紧凑、维护量小、动态控制特性优良。
⑥电气控制更加完善
不管是自动控制部分还是传动部分，国产现代化轧机近期发展采用三级控制系统：即0级——自动化基础；1级——闭环控制；2级——过程控制。装配了多个CPU中央处理单元，系统的开放性很强，用户可以自己开发和自己修改。
⑦完善的厚度自动控制系统
其控制系统包括:辊缝控制、前馈控制、反馈控制、弯辊力补偿及轧辊偏心补偿。
⑧板形自动控制系统应用越来越广泛
国产板形辊及板型自动控制系统的投入使用，将代替价格昂贵的进口板型控制系统。同时，产品质量又提高了档次。
2.2四辊可逆冷轧机的结构
图2.1四辊可逆冷轧机结构示意图
2.2.1 轧机的组成硬件
四辊可逆冷轧机的主要设备有工作机座和传动装置，其结构图如2.1所示。
工作机座：由轧辊、轧辊轴承、机架、轨座、轧辊调整装置、上轧辊平衡装置和换辊装置等组成。
轧辊：使金属塑性变形的部件。轧辊外形如图2.2所示。
轧辊轴承：支承轧辊并保持轧辊在机架中的固定位置。轧辊轴承工作负荷重而变化大，因此要求轴承摩擦系数小，具有足够的强度和刚度，而且要便于更换轧辊。不同的轧机选用不同类型的轧辊轴承。滚动轴承的刚性大，摩擦系数较小，但承压能力较小，且外形尺寸较大，多用于板带轧机工作辊。滑动轴承有半干摩擦与液体摩擦两种。半干摩擦轧辊轴承主要是胶木、铜瓦、尼龙瓦轴承，比较便宜，多用于型材轧机和开坯机。液体摩擦轴承有动压、静压和静－动压三种。优点是摩擦系数比较小，承压能力较大，使用工作速度高，刚性好，缺点是油膜厚度随速度而变化。液体摩擦轴承多用于板带轧机支承辊和其他高速轧机。轧辊轴承外形如图2.3所示。
图2.2 轧辊外形图2.3 轧辊轴承外形轧机机架：由两片“牌坊”组成以安装轧辊轴承座和轧辊调整装置，需有足够的强度和钢度以承受轧制力。机架形式主要有闭式和开式两种。闭式机架是一个整体框架，具有较高强度和刚度，主要用于轧制力较大的初轧机和板带轧机等。开式机架由机架本体和上盖两部分组成，便于换辊，主要用于横列式型材轧机。
卷取机：卷取机是将热轧或冷轧钢材卷取成卷筒状的轧钢车间辅助设备，在单机座四辊可逆冷带轧机上则安装在轧机的前后。此外，它也安设在连续酸洗机组、纵剪、退火、涂层等各种精整机组中。在四辊可逆冷轧机上，轧机前后都装有带张力卷筒的卷取机，它们交替地成为主动的或从动的，即一个卷取而另一个展开。在轧制过程中，一般需要保持有前张力和后张力。依靠这些张力，就可以降低轧制时作用在轧辊上的压力，并减少带钢翘曲现象，有利于提高带钢表面质量。卷取机在卷取带钢过程中，钢卷直径在变化，这就引起卷取速度的不断变化。为了使卷取速度与轧制速度相适应，以及带钢轧制时保持张力恒定，要求卷取机的转速是可调的，调速范围应适应轧制速度变化和钢卷直径变化，为此，一般采用可调速的直流电动机传动。在轧制结束后，钢卷要从卷筒上卸下来，因此，卷取机卷筒必须做成悬臂式的。但是，卷筒是在很大张力下卷取带钢的，这样卷筒轴就要承受很大的负荷(包括卷筒重量，带钢卷重量，弯曲带钢和张力所引起的力矩等)。为了保证卷筒轴的刚度和强度，减少卷筒轴的弯曲，除了增大卷筒轴
四辊可逆冷轧机传动电控系统设计设计
摘要 轧制是各种变形手段中效率高、产量大、成本低、成型精确的加工方式。而轧机是实现金属轧制过程的设备，泛指完成轧材生产全过程的装备，包括有主要设备﹑辅助设备﹑起重运输设备和附属设备等。从炼钢厂出来的钢坯还仅仅是半成品，必须到轧钢厂去进行热轧与冷轧后，才能成为合格的产品。 论文通过吸收和借鉴校内实训中心的四辊可逆冷轧机的先进设计理念，提出了四辊可逆冷轧机的电控系统设计方案，并总结出了电气调试方案。完成了整个轧机电控系统的硬件方案设计以及相关器件的选型工作。在硬件设计中，提出了PLC+变频器+电机等的闭环控制系统，从而达到变频器控制电机转速的目的。 关键词：轧机电控系统四辊闭环
ABSTRACT Means all kinds of deformation in rolling, high efficiency, large output, low cost, precision molding processing methods. The mill is the equipment of metal rolling process, rolled the whole production process refers to the completion of equipment, including major Equipment, Auxiliary Equipment, lifting and other transport equipment and ancillary equipment. Out from the steel mill is just the semi-finished billets to be to go for hot and cold rolling mills, the products can become qualified. Articles by absorb and learn the four-campus training center roller cold rolling mill of the advanced design concept, put forward a four-high reversing cold rolling mill electrical control system design. Completion of the entire rolling mill electrical control system hardware design and selection of work-related devices. In the hardware design is proposed such as PLC + inverter + motor closed-loop control system, so as to achieve the purpose inverter control motor speed. Keywords:Rolling mill；Electronic Control System；Four roller；Closed loop
KXJ1-321/1140 E-4 矿用隔爆兼本质安全型组合开关箱使用说明书 上海创力矿山设备有限公司 Shanghai Chuangli Mining Equipment Co.,Ltd. 2008年6月
1．概述 1.1 产品特点： KXJ4-321/1140E-4矿用隔爆兼本质安全型开关箱（以下简称开关箱）、 CX4-4/12矿用本质安全型操作箱（以下简称操作箱）、BAL1-36/127/150矿用隔爆型电铃、BZA1-10/24-1ZS矿用隔爆型压扣控制按钮、DGY35/24B隔爆照明灯、YBUD-220-（4/8）掘进机用隔爆型三相异步电动机（截割电机）、DYB-90A泵站用隔爆型三相异步电动机（油泵电机）、BYD11-160-8050隔爆型电滚筒（二运电机）、GJC4低浓度甲烷传感器组成S220A型掘进机电气系统。是整机的主要组成部分，与液压系统配合操作可实现整机的各种生产作业。 KXJ4-321/1140E-4矿用隔爆兼本质安全型开关箱是S220A掘进机电气系统的核心。控制系统将控制和保护功能模块化（主控制器）、有故障记忆功能、有应急遥控功能（遥控器）、操作箱液晶屏与开关箱显示仪表同步显示、开关箱与操作箱之间的通讯采用232串口通讯技术，仅用两芯通讯电缆便可实现，通讯电缆采用快速插头连接方式。整个电气系统具有设计理念新、保护功能全、显示功能强大、内部元件配置高、结构紧凑、安装方便、可靠性高等特点。 1.2主要用途及适用范围： 1.2.1主要用途: 本开关箱主要用于控制S220A掘进机的截割电机、油泵电机、二运电机的起动、停止，所控制电机工作电压AC1140V；对掘进机的电铃、照明灯、总急停、截割急停按钮及瓦斯断电仪提供控制信号，具有低压漏电保护功能；以可编程控制器PLC为核心，对油泵、截割、二运3个电机的过压、欠压、短路、超温、过载、过流、三相不平衡、电机绝缘进行监控和保护，同时显示各电机运行状态、工作电压、截割电机负荷和各种故障信息。 1.2.2适用范围: 1.2.2.1本产品适用于煤矿等具有爆炸性气体的危险场合。 1.2.2.2本产品可使用在具有煤尘和潮湿的恶劣环境中。
650全液压四辊可逆轧机技术协议1 设备主要工艺参数 1.1 原料：经酸洗后的热轧卷板、热轧中宽带钢 材质：优质碳素钢、低合金钢 厚度：δ≤4.5 mm 最大强度极限：бb=610 N/mm2 最大屈服极限：бs=360 N/ mm2 宽度：≤650 mm 卷径：Φ508/Φ900～Φ1650 mm 最大卷重：8 T 1.2 成品 成品厚度：≥0.2 mm 带钢宽度：≤520 mm 卷径：Φ508/Φ900～Φ1650 mm 最大卷重：8T 成品厚度公差：0.01～0.02 mm（去掉头尾各8米） 1.3 主要技术参数： 最大轧制力：5000 KN 最大轧制力矩：35 KN . M 最大轧制速度：8 m/s 穿带速度：0.3 m/s 开卷最高速度：3.3 m/s 卷取最高速度：8.2 m/s 卷取张力：0～60 KN 工作辊规格：Φ220/Φ190×650 mm 支撑辊规格：Φ650/Φ680×600 mm 开卷机卷筒直径：Φ480～Φ520 mm 卷取机卷筒直径：Φ488～Φ508 mm
轧制线标高：+1000 mm 最大弯辊力：400 KN 冷却液类型：乳化液 工艺润滑系统流量：1000 L/min 稀油润滑系统流量：250 L/min 稀油润滑系统压力：0.4 Mpa 稀油润滑系统介质：中负荷No20 机组进料方向： 液压系统压力：压下、弯辊液压系统：3～25Mpa 一般液压系统：0～10Mpa 设备总重量：约140 T 传动方式：工作辊传动 年产量： 传动电机： 主机电机Z560-2A 440V 600KW n=600～1400rpm 1台 卷取电机Z4-355-11 440V 180KW n=500～1500rpm 2台 开卷电机Z4-250-41 440V 75 KW n=500～1500rpm 1台 2 设备组成 2.1 机械设备 2.1.1 开卷机1台 悬臂机构，由传动装置和卷筒组成，传动装置为二级减速箱，卷筒为四棱锥结构，主要参数为： 卷筒工作直径：Φ500 mm 卷筒涨缩范围：Φ452～Φ544 mm 开卷速度：≤3.3 m/s 开卷张力：4～30 KN 对中移动范围：±50 mm 对中横移缸：缸径Φ125 mm，
小型轧钢机的设计 1 绪论 1.1轧钢机的定义 轧钢机也称为轧钢机械，一般把将被加工的材料在旋转的轧辊间受压力产生的塑性变形即轧制加工机器称为轧钢机，这是简单定义。大多数情况下，轧制生产过程要经过几个轧制过成，还要完成一系列的的辅助工序，如将原材料由仓库运出加热，轧件送往轧辊，轧制、翻转、剪切、打印，轧件收集、卷取成卷等。 一个轧件的全过程由多种机械按工艺顺序而成机组来完成，这种机组或机器体系叫轧钢机械或称轧钢机。第一种情况轧钢机由一个或几个工作机座（执行机构）传动机构（齿轮传动、连轴器）和使轧辊转动的电动机组，后一情况轧钢机是由若干台工做机组成，这些机组数目与加工轧材工艺过成生产率相适应，因此，轧钢机按顺序排列并且用辊道或其他运输装置连成一条工艺流水线机器组成机组。 轧钢机是机械中使金属在旋转的轧辊中产生变形的那部分设备。主要使设备排列成一定形式的工作线称为轧钢机的主机列。用以完成其他工序的机械设备称为辅助机械。 1.2轧钢机的标称 轧钢机的类别与规格与轧钢机的断面尺寸有关，因此轧钢机的初轧和型钢的类是以轧钢的名义直径。也就是说轧钢机的大小是常用与轧件有关的尺寸参数来标称。 初轧机和型钢轧机的主要性能参数是轧辊名义直径，因为轧辊的名义直径的大小与其能够轧制的最大断面有关，因此，初轧机和型钢轧机是以轧辊的名义直径标称的。 小型轧钢机的名义直径为：180——450mm. 1.3轧钢机的用途 轧钢机形式有两种：冷轧与热轧，热轧主要用于开坯，兼生产一部形钢，这这种轧机的型号有630-650型轧机，500-550型轧机、650中型轧机与2300中板轧机等，冷轧主要用于
终级轧制，轧带钢的产品很多，具有代表性的冷轧板带钢产品金属镀层薄板（包括镀锡板、镀锌板等）、深冲板（以汽车钢板最多）、电工硅钢板、不锈钢和涂层钢板。现也促使冷轧机的装备技术和控制技术向更高的方向发展。型号有1400mmNKW、1250mmHC单辊可逆式轧机. 1150mm二十辊冷轧机,。 设计的轧钢机为300×3轧钢机，轧辊的直径为300 mm.，轧钢机主要用来为轧制小型线材。25—50毫米的圆钢，20—40毫米的方钢；螺纹钢等。 其结构的特点为： (1)采用三辊式工作机座，主电机不可逆转，中上辊与中下辊交替过钢，实现多道次的轧制。 (2)由于轧辊的转向和转速不可逆转，可采用造价较底的高速交流主电机在传动装置中装有减速机和齿轮机座。考虑到第一机座轧件较短，轧制次数较多，负荷很不均匀，为了均衡电机负荷，减少电机的容量，在减速机和电动机之间加有飞轮。 (3)多数300型钢轧机要求既开坯又轧件，具有一机多能的特性，因此，轧机急需要较强的能力，又需要较强的刚度，而且由于经常需要更换品种，在轧机结构上需考虑换辊方便。 (4)为了便于换辊，三个机座的轧辊都采用梅花接轴连接。 1.4小型轧钢机的主机列 轧钢机的主要设备是由一个或数个主机列组成的。轧钢机的主机列是由原动机，传动装置和执行机构三个基本部分组成的。 (1)工作机座：工作机座为轧钢机的执行机构，它由轧辊及其轴承轧辊的调整机构和上轧辊的平衡机构，引导轧件的轧件进入轧辊用的导装置，工座机座的机架及支撑机座并把机座固定在地基上用的轨零、部件的和机构组成。 (2)传动装置：联轴器：联轴器包括电机联轴器和主联轴器，电机联轴器用来连接电动机与减速器的主动齿轮轴；而主联轴器则用来连接减速器与机轮机座的传动轴，既自减速器将
EBZ160TY型掘进机电气系统（快开门） 说明书 煤炭科学研究总院山西煤机装备有限公司电气公司
警告 该电气系统为EBZ160TY型掘进机配套产品，严禁用于其它设备或系统控制中。在使用说明书中我们提出了各部分操作中的 希望用户能够严格按照说明书进行使用，如由于有违背安全声明和说明书的操作而造成人员或设备的损伤，我方将不负任何责任！
一、系统的组成及结构 1、严禁与掘进机电气系统不相关或者标示不明的设备连入系统。 2、本系统不允许用户自行调整结构和布线。 3、严格按照安全规程要求，配备专用的馈电开关给掘进机供电，且保证馈电开关漏电、过流、过载等保护的可靠、准确。 本章详细地介绍了EBZ160TY型掘进机电控系统的组成，即所有电器元件在箱体中的分布，并给出了详细的技术参数，使用户能够很好的使用和维护该电气系统。 1 系统的组成及分布 1.1 组成 电气系统由前级馈电开关、KXJ-280/1140（660）E型矿用隔爆兼本质安全型电气控制箱、CXB-24/8型矿用隔爆型掘进机电控箱用操作箱、XSB-Ⅱ型矿用隔爆型显示器、XEFB-127(36)/150隔爆型蜂鸣器、DGY35/48(36)B(B) 矿用隔爆型机车照明灯、BZA1-5/127-2型矿用隔爆型控制按钮、KGJ16A遥控瓦斯传感器以及驱动掘进机各工作机构的防爆电动机和连接电缆组成。电气设备系统如附图1所示，电气设备明细表见表1-1。驱动掘进机各工作机构电动机特征列于表1-2。 EBZ160TY型掘进机电控设备KXJ-280/1140（660）E型矿用隔爆兼本质安全型电气控制箱（以下简称电控箱）、CXB-24/8型矿用隔爆型掘进机电控箱用操作箱（以下简称操作箱）、XSB-Ⅱ型矿用隔爆型显示器（以下简称显示器），符合我国的煤矿安全规程、防爆规程和有关规程、标准的规定，适用于具有爆炸性危险气体（甲烷）和煤尘的矿井中，控制EBZ160TY型掘进机切割电机、油泵电机及备用电机的运转，并对电机及有关线路进行保护。 1.2 结构 电控箱隔爆外壳由主腔和接线腔两个独立的隔爆部分组成。 主腔面板装有隔离开关操作手把（手把有通、断两个位置）、急停按钮（SB1）、试验开关、电源显示视窗和显示器视窗；主腔门板装有控制器、
附录2 文献综述 一、课题的国内外现状 HC 轧机全名为HITACHI HIGH CROWNCONT ROLMILL，即日立中心高性能轧辊凸度控制轧机。该机型是日立公司于1972 年研究开发的轧机，两年后正式投入工业化应用。它具有普通四辊冷轧机不能达到的性能和优点，首先在日本得到推广使用，继而受到全世界的瞩目，广泛用于热轧和冷轧生产中的单机可逆轧机、连轧机和平整机。其主要结构特点是:在支撑辊和工作辊之间加入一对能够沿着轧辊轴向相对移动的中间辊，通过中间辊的相对移动来改变轧制压力在带钢方向上的分布，加上工作辊的正负弯辊作用，对改善带钢板形起到了明显的效果。 在国外，除日本各大钢铁公司普遍采用HC轧机机型外，美国、德国、加拿大、瑞典、巴西、墨西哥、韩国等国家均从日本引进了该轧机。 在国内，武汉钢铁公司为生产镀锡板基板，1987年首先引进1250HC六辊轧机，之后上海宝钢、辽宁鞍钢等国内各大钢铁公司先后引进了这种轧机机型。在引进设备的同时，国内相关单位也开始跟踪并开发国产的HC六辊轧机。国产大型六辊轧机已成功地用于工业生产，而且主要的技术水平和功能已达到国外同类设备水平。但是，六辊轧机种工作辊弯辊、中间辊横移、中间辊弯辊三种方式与带材板型的检测、控制相结合，实施有效的闭环控制，目前国内虽然在这方面也取得了不少成绩，但在精确度和稳定性方面仍然需要花大力气研究。 二、现有的主要研究成果 随着科学技术的不断进步，日本最近几年又在HC轧机的结构上进行了改进，推出了一些新型的HC轧机。例如，HCMW 轧机是综合HC轧机和HCM轧机的优点，其特点是中间辊和工作辊都能轴向移动。 在国内，HC轧机方面的研究也取得了很多可喜的成绩：降低轧辊表面缺陷的措施，预防轧辊剥落的措施，预防轧辊断裂的措施。近几年来，随着控制理论的发展，人们不断把一些新型控制方法引入板形自动控制系统中，以弥补PID控制中很难满足高精度控制要求的不足，比如基于动态负荷分配的板形控制方法。在日本，成品机架或成品道次采用软刚度的方法
基于PLC的悬臂式掘进机电控系统的研究及改进 发表时间：2009-07-15T14:13:02.780Z 来源：《新科教》2009年第5期供稿作者：于惠洁刘晓军詹世杰（内蒙古霍林河露天煤业股份有限公司设备 [导读] 本文通过可编程控制器对掘进机电控系统进行控制和改进，充分利用了可编程控制器的优点 摘要：本文通过可编程控制器对掘进机电控系统进行控制和改进，充分利用了可编程控制器的优点，最后改进并设计了PLC控制方法。关键词：PLC；电控系统；掘进机 现代社会要求制造业对市场需求作出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品，为了满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性，可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。他具有变成方法简单、功能强、适应性强、可靠性高、体积小和低功耗等许多优点，已经成为机电一体化的重要手段和发展方向。 1、悬臂式掘进机电控系统的基本要求 1).在掘进机非司机操作侧必须设置能紧急停止运转的紧急停止按钮; 2).应具有开机音响报警、延时接通油泵及切割电机的功能; 3).应该为在掘进工作面和转载点进行照明用的掘进机前灯、尾灯提供照明电源; 4).应设置支护闭锁开关; 5).应设置水压继电器; 6).在掘进机后部转载点应设置音响报警信号发送装置以及能紧急停止运转的按钮; 7).应设置机载瓦斯检测报警断电仪; 8).在强烈振动工况下能正常可靠地工作。 2、悬臂式掘进机电控系统的控制要求 1).设备控制信号:在司机操作台上，要求能启动各个设备和电机，而且要求油泉电机、转载电机、板运输机的正向启动和切割电机的启动带自维持。对于在各设备和电机启动之前，其控制交流电源变压器要求绝缘良好，如有绝缘不好现象，则各电机的控制电源不能得电(由绝缘保护器输出闭锁)。另外各个电机都有各自的漏地和过热保护，切割电机还有过载、断相和短路保护。 2).各个设备或电机工作过程及关系 首先必须启动油泵电动机使油路先工作，方可启动其它电动机。 a.油泵电动机:当油温、液位均处于正常状态时，可以通过操作台启动它。只有当它启动后，其它电机的控制电源才能得电。当液位过低或油温过高时它必须延时断电。油泵电机断电后、其它电机的控制电源失电因而使其它电机断电。 b.转载电机:操作台将开关旋于启动位置可启动转载运输机;除操作合可通过旋转开关停止它外，远停按钮也可停止它。 c.刮板电机:只有在转载电机启动后，方司启动刮板电机，以免转载电机过负荷启动刮板电机可以用操作台上的两组旋钮实现正\反向启动反向启动不带自维持，正、反向启动之间要求闭锁。 d.行走电机:在两个制动闸释问状态下，可通过操作台两组旋钮控制掘进机的两个行走电机的正、反转实现掘进机的前进、后退、左转和右转。电机的正反转要求严格闭锁。 e.切割电机和内喷雾电机:为作业安全，必须双手同时操作两个旋钮开关才能启动切割电机，并且在主电机运行前必须报警8秒钟，内喷雾电机必须在主电机运行前3秒钟启动。可以通过两个旋钮中的任意一个旋至停止位置来实现对这两台电机的停止。 f.制动闸控制制动闸是用于行走电机的，具有通电释闸，断电抱闸的特性。因而行走电机的任意一种动作都必须要求在释闸状态。 3、对漏电检测回路的改进 传统的漏电检测方法是利用漏电闭锁插件LB在电动机未启动前对接触器后面的主回路对地的绝缘状况进行检测，当绝缘电阻小于其整定值时，漏电闭锁装置动作并闭锁，电动机无法启动，从而实现低压供电系统的选择性漏电保护。现在采用开机检测法，即接到某台电机的启动信号后，先延时一段时间，再把该电机的主回路与漏电闭锁装置接通进行一定时间的漏电检测，检测结束后，立即切断漏电检测回路，经过短暂延时后，若无漏电（主回路对地绝缘电阻大于漏电闭锁装置的整定值）则主接触器吸合，完成该电机的启动过程；若漏电（主回路对地绝缘电阻小于漏电闭锁装置的整定值）则漏电闭锁装置动作并闭锁，主接触器不能吸合，电动机无法启动，以达到漏电保护的目的。 4、PLC电控系统的设计 为实现这种电控要求，首先必须按照被控设备的需求，将要求的各种输人信号输入到PLC中，各种输出信号要能由PLC输出，选择好PLC 以及特殊功能模块，即硬件设计，其次要按照控制关系要求编制PLC梯形图，即软件设计。 4.1系统硬件的设计 此系统采用PLC完成控制信号的采集、主回路的通断控制、故障发生时的综合保护及故障状态显示。其硬件电路主要包括主腔门盖、操作箱、主回路单元及接线箱等部分。 主回路控制单元主要由真空交流接触器，完成闭合及分断所控电动机的电路;控制变压器;一次熔断器和二次熔断器;电流互感器1-3;继电器1,2,3;隔离换相开关insulate phase switcher等部分组成。主腔门盖主要包括稳压电源SPU (steady power supply)、可编程控制系统PLC (Programmable Logic Controller)、传感器S(sensor),继电器R (relay)以及多芯插座Socket、扩展模块EM (expanding module)以及中继电源板RPB(relay power board)等部件。操作箱主要由显示屏、万能转换开关和行程开关组成。 4.2系统软件的设计 设计中上要注意各电机的启动顺序以及电机的各种保护输入和闭锁关系。其中重要的是电机的正、反转闭锁和行走电机的方向控制。其控制梯形图（略），其中M1-M4为PLC的内部节点,Tl-T4为PLC的定时器及其节点，其中TI用于延时8秒允许油泵电机起动;T2用于上切割机延时起动与报警8秒钟，同时在这里要求司机双手操作起动旋钮8秒，电机方可起动;T3用于喷雾电机先于主切割电机5秒起动;T4用于计时主切
毕业设计（论文）任务书
摘要 ???小型四辊冷轧机，其特点是工作稳定、操作简单、轧制本轧机为190/500450 板形好。本设计主要是针对此轧机的轧辊系统，考虑到产品的稳定性、结构布局、使用寿命，进行轧辊的尺寸计算、刚强度校核、弯曲变形校核、轧辊轴承的选择和使用寿命校核。同时采用了工作辊传动，这种形式对轧制过程比较有利。 设计中运用斯通公式计算轧制力，由于轴承座的固定性，轴承座要承受偏负荷，轴承磨损严重不但减小使用寿命而且影响轧辊的外形进而对轧制板形产生极大的影响，轧制力大时影响更明显。因此轧辊的尺寸设计、材料选择很重要而且必须对轧辊和轴承进行必要的校核。 关键词：四辊冷轧机、轧辊、轧辊轴承、轧制力
Abstract ???small four-high cold rolling mill, characterized by The mill is 190/500450 stability、simple in operation and good shape by rolling. This design main for the mill’s roller system, take the mill’s stability、configuration and the service life, it’s necessary to checkout the intensity、barely and distortion by bending of the rollers and the service life of the bearing besides calculate the sizes of the rollers and choosing the bearings. At the same time, drive work roll is the main drive mode for this mill, which form is more favorable for the rolling process. It’s well-off during the design. In the design I have found that due to the fixity of the bearing chock, the biased load will appear in the bearing chock, and the bearings will fray badly, which leads to the short service life of the bearings and influences the rollers’ shape , and then influence of the sizes of the rolling steels, the infection will be strictness under the heavy roll force. Therefore, it’s important to design the rollers’ size and choose of the material, it is must to checkout the rollers and the bearings. Keywords：4-high cold rolling mill、roller、roller bearing、roll force
第一章总的设计概述 1.1 设计目的 运动控制系统是自动化专业的主干专业课，具有很强的系统性、实践性和工程背景，运动控制系统课程设计的目的在于培养学生综合运用运动控制系统的知识和理论分析个解决运动控制系统设计问题，使学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法，提高学生调查研究、查阅文献及正确使用技术资料、标准、手册等工具书的能力，理解分析、制定设计方案的能力，设计计算和绘图能力，实验研究及系统调试能力，编写设计说明书的能力。 1.2 设计内容 （1）根据工艺要求，论证、分析、设计主电路和控制电路方案，绘出该系统的原理图。 （2）设计组成该系统的各单元，分析说明。 （3）选择主电路的主要设备，计算其参数（含整流变压器的容量S，电抗器的电感量L，晶闸管的电流、电压定额，快熔的容量等），并说明保护元件的作用（必须有电流和电压保护）。 （4）设计电流环和转速环（或张力环），确定ASR和ACR（或张力调节器ZL）的结构，并计算其参数。 （5）结合实验，论述该系统设计的正确性。 1.3 课题设计要求 四辊可逆冷轧机的卷宗取机直流调速系统设计 （1）生产工艺和机械性能 四辊可逆冷轧机是供冷轧紫铜及其合金成卷带材之用，为提高其生产效率，冷轧机要往、返轧制其金属材料。直到达到要求的厚度时才停止。因为要求冷轧机左右两边的两台卷取机在从左往右的正向轧制过程中，左边一台卷取机用，其
工作在发电机状态，右边一台卷取机作卷取机用，工作在电动状态。若逆向轧制（从左往右轧制），右边卷取机作开卷机，工作在发电机状态，左边卷取机则作卷取机用，工作在电动状态。 两台卷取机的电动机参数完全一样，机械参数如下： 带卷内径（卷筒直径）：500mm 带卷外径：680~1100mm 带卷最大重量：2000kg 带卷最大张力：2000kg 卷取机传动比：i=1.87 图一 设备结构简图 （2）设计要求 1、两台卷取机控制原理完全一样，仅设计其中一台； 2、技术指标：稳态无静差，电流超调量% 5≤σi ，空载启动至额定转速 时的转速超调量% 10≤σ n 能实现快速制动。 （3）直流电动机参数： 150n P k w =、 230n U V =、 165n I A =、 1400m in n n r =、 0.08a R =Ω 电枢回路电阻0.18R =Ω 、电流过载倍数 2.5λ=、2 2 121.5.G D N M =。
1200六辊可逆冷轧机电气自动化系统控制方案
1概述 根据《1200六辊可逆冷轧机技术规格电气招标书》所提供的工艺设备和技术要求，并参考了同类型的单机架六辊可逆冷轧机的工艺技术，编写了本电气传动及基础自动化控制的技术方案。 2 供电 2.1 电气设备运行条件 1）电气设备运行环境要求 环境温度 现场：0~40?C 电气室：10~35?C 操作室：25±5?C 空气湿度：相对湿度≤95%且无凝露； 污染等级：III级，无火灾爆炸危险、无导电性尘埃、不腐蚀金属物及不破坏绝缘介质的环境。 2）电气设备运输及储存环境要求 环境温度-20~65?C ； 空气湿度及污染等级要求与运行时相同。 3）电气设备使用的电压等级及技术条件 本机组所使用电气设备电压等级符合我国国家标准，主要用电设备的电压等级为： ◆供电电压及频率：10±5%kV，50±1Hz ◆低压供电电压：AC380/220V ◆交流电动机电压：AC380V ◆直流电动机电压：DC440~660V ◆电磁阀：DC24V
◆电磁抱闸：AC220V ◆控制电压：AC220V，DC24V ◆保护地：接地电阻<4Ω ◆系统地：接地电阻<4Ω 2.2低压供配电 辅传动供电系统 （1）辅传动供电系统单线图见MCC单线图。 （2）MCC设备(见附表) 由于本机组负荷较小，因此不设负荷中心。本机组负荷MCC（即马达控制中心）将采用GGD3柜，包含MCC的受电、馈出回路、UPS 系统、比例、伺服阀控制回路和照明开关柜，开关柜额定短路短时承受能>80kA/s。 额定短路分断能力与电网短路电流相适应，Icu >50kA 根据需要配置必要的电流、电压表计，端子板采用Phoenix端子。 单机架可逆冷轧机组设一套MCC，不同容量不同控制类型的回路至少有一个备用回路。 注①：主传动电动机均配置有空间加热器，这些加热器是在长期停机时防止电机绕组受潮而设置的。由本MCC供电。 注②：为了保证乳化液站的检修供电，需要检修电源或者备用一路供电回路。 (3) UPS电源 为保证控制系统运行的可靠性，机组设置一套容量为10kV A的UPS 电源为机组控制系统（PLC、AGC控制器、HMI设备等）提供可靠稳定电源。电池和逆变器选用进口产品。 容量：10kV A，30min；进线：220V AC
KXJ1-246/1140（660）E-4 矿用隔爆兼本质安全型组合开关箱使用说明书 上海创力矿山设备有限公司 Shanghai Chuangli Mining Equipment Co.,Ltd. 2008年6月
1．概述 1.1 产品特点： KXJ4-246/1140（660）E-4矿用隔爆兼本质安全型开关箱（以下简称开关箱）、CX4-4/12矿用本质安全型操作箱（以下简称操作箱）、BAL1-36/127/150 矿用隔爆型电铃、BZA1-10/24-1ZS矿用隔爆型压扣控制按钮、DGY35/24B隔爆照明灯、YBUD-160/80-4/8掘进机用隔爆型三相异步电动机（截割电机）、DYB-75A 泵站用隔爆型三相异步电动机（油泵电机）、BYD11-160-8050隔爆型电滚筒（二运电机）、GJC4低浓度甲烷传感器组成S160A型掘进机电气系统。是整机的主要组成部分，与液压系统配合操作可实现整机的各种生产作业。 KXJ4-246/1140E矿用隔爆兼本质安全型开关箱是S160A掘进机电气系统的核心。控制系统将控制和保护功能模块化（主控制器）、有故障记忆功能、有应急遥控功能（遥控器）、操作箱液晶屏与开关箱显示仪表同步显示、开关箱与操作箱之间的通讯采用232串口通讯技术，仅用两芯通讯电缆便可实现，通讯电缆采用快速插头连接方式。整个电气系统具有设计理念新、保护功能全、显示功能强大、内部元件配置高、结构紧凑、安装方便、可靠性高等特点。 1.2主要用途及适用范围： 1.2.1主要用途: 本开关箱主要用于控制S160A掘进机的截割电机、油泵电机、二运电机的起动、停止，所控制电机工作电压AC1140V/660V；对掘进机的电铃、照明灯、总急停、截割急停按钮及瓦斯断电仪提供控制信号，具有低压漏电保护功能；以可编程控制器PLC为核心，对油泵、截割、二运3个电机的过压、欠压、短路、超温、过载、过流、三相不平衡、电机绝缘进行监控和保护，同时显示各电机运行状态、工作电压、截割电机负荷和各种故障信息。 1.2.2适用范围: 1.2.2.1本产品适用于煤矿等具有爆炸性气体的危险场合。 1.2.2.2本产品可使用在具有煤尘和潮湿的恶劣环境中。
负荷平衡控制在1200mm四辊可逆式冷轧机中的应用 文章介紹了负荷平衡控制在1200mm四辊可逆式冷轧机中的应用，避免了上辊和下辊之间由于负荷不平衡出现的电机过载、以至于功率组件损坏的情况，使得上辊和下辊的运行速度得到最佳匹配，对消除钛及钛合金板材在轧制过程中出现的上翘及下扣等不良板形问题取得良好效果。 标签：四辊可逆冷轧机；负荷平衡；直流调速系统；钛及钛合金板材；板形前言 我厂于上世纪六十年代中期引进的日本设备1200mm四辊可逆式冷轧机，已运行了近半个世纪，在生产过程中，经常出现上辊和下辊之间负荷分配不均、造成电机负荷剧烈波动及过载的情况，并且在钛及钛合金板材轧制过程中频频出现上翘和下扣之类的板形问题，制约了产品质量的提高，大大降低了生产效率以及成品率，也影响了该机组潜力的发挥，不能满足产品质量和精度日益提高的市场需求，直接影响了该机组的经济效益。 分析影响钛板上翘和下扣的原因，主要有两点：上下辊的传动系统动态特性和上下辊的辊径。所以，要改善和消除不良板型，大步提高生产效率及成品率，关键要从电气传动系统入手。该轧机传动系统采用的是旋转变流机组，不仅能耗大效率低，而且电气控制系统操作条件比较多，设备维护工作量比较大，系统可靠性也相对较低。运行了近半个世纪，元器件的老化造成系统故障频繁，调速性能变差，精度降低。因此对其电气控制系统进行了技术改造升级。 1 系统构成 该轧机是由两台1500kW直流电动机分别驱动上辊和下辊。在改造方案中，采用了SIEMENS数字式直流调速装置代替旋转变流机组，分别用两套独立的直流调速装置作为其原有的直流电动机的传动控制。为了改善和消除上翘和下扣之类的不良钛板板形，需保证上下辊电机出力平衡，使上下辊的速度得到最佳匹配，因此在两台驱动装置间引入了负荷平衡控制。 2 负荷平衡控制 2.1 负荷平衡的分类 两台电机组成的传动系统中的负荷平衡控制，一般有两种方法实现：一类由一套转速调节器为两套电机控制系统公用，该转速调节器的输出作为两套转矩控制环转矩的共同给定。此类负荷平衡控制系统响应快，动态平衡效果比较好，但是有可能会产生扭振，即两台电机负荷有可能会来回波动，可能会出现电流激磁震荡，甚至严重时引起系统过流跳闸。此种方法适用于两台电机之间通过“刚性”联系的情况，比如两台电机的串轴控制系统。第二类负荷平衡控制是两套电机传
附件1 机组工艺流程、技术参数及装机水平 1.1工艺流程描述 1.1.1 经酸洗处理后的热轧带卷由天车吊放到开卷机操作侧的受卷台上(此受卷台可以同时存放两个带卷)。上卷小车鞍座在受卷台下上升使带卷内孔对准开卷机卷筒中心后，小车继续向前运动将带卷套在开卷机卷筒上并使带卷在宽度方向上与机组中心线对中。开卷机卷筒涨径撑起带卷。上卷小车鞍座下降至下极限后小车退回到受卷台第二个带卷下面等候上第二卷。压辊压住带卷，人工将捆带剪断、拉走。开头机刮板抬起对准带卷头部，同时开卷机活动支承闭合，开卷机以穿带速度转动，使带头沿着刮板进入开头机，上夹送辊、上矫直辊压下夹送、矫直，进入切头剪，切下不合格的带头。如此反复数次，直到将不合格的带材头部全部剪下为止。机组继续以穿带速度将带材向前推进，先后经过导板、机前转向辊、机前张力装置、激光测速仪、测厚仪台架(此时测厚仪处于机组轧线以外)、机前辊式吹扫除油装置、可开合的对中导卫装置，六辊冷轧机、机后辊式吹扫除油装置、测厚仪台架、圆盘剪(此时测厚仪、圆盘剪均处于机组轧线以外)、激光测速仪、机后张力装置、机后转向辊、最后进入机后卷取机(此时卷取机卷筒处于缩径状态)。 1.1.2当带材进入机后卷取机钳口后，机前导卫装置合上，对中带材。机后卷取机卷筒涨径同时钳口动作夹住带头，卷取机压辊压上卷筒，卷取机活动支承闭合，卷筒启动开始卷取带材。卷取带材2～3圈后，AGC液压缸压上，建张，同时卷取机压辊、开头机上夹送辊、上矫直辊抬起，机前、机后激光测速仪、测张装置、测厚仪投入，机前导卫装置打开，工艺润滑乳化液自动从带材入口喷向轧辊，机组升速轧制。轧制到带尾时，机组减速轧制，开卷机压辊压住带卷，当带尾过机前转向辊进入轧辊前机组停止轧制，乳化液自动停喷，打开辊缝，卸张，
南17205皮带机运输巷供电系统设计一、低压负荷统计
二、变压器容量选择 1、1140V 电压等级移动变压器选择 该面为综合掘进工作面，故查表得 需用系数K r 故取0.5，加权平均因素cos φ取0.7 则移动变电站容量计算为： KVA KVA K P S r N ca 5004057 .05 .0567cos ＜=?= ?= ∑φ 根据以上计算，选用KBSGZY-500/10型移动变电站符合要求。 2、660V 电压等级由南巷-395临时变电所提供，其变压器为KBSG-315/10型，负载功率P=S·β=315×0.85=268KW ＞141.5KW 。 三、供电系统的拟定及高压电缆选择 根据综掘工作面机电设备的布置情况及移动变电站所带的负荷，初步拟定出如附图2所示的掘进工作面供电系统图。 1、-475水平变电所至移变段高压电缆选择 1）型号、截面、长度选择 （1）按设计规定及矿用高压电缆选型，初选MYPTJ 型矿用10KV 铜芯、橡套、双屏蔽电缆。 （2）按长时允许电流选电缆截面 A e r 4.237 .010*********.0567cos U 31000K P I N W =????= ?∑= ? 根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得25mm 2 电缆为
100A >23.4A ， 满足要求。 （3）电缆长度确定 电缆实际长度应按下式进行计算： L ca =K i n L wa 式中：L ca ——电缆实际长度，m ； L wa ——电缆敷设路径长度，m ； K i n ——增长系数，对橡套电缆为1.1。 这里根据巷道条件和配电点设定，最终将移动变电站安装在17205皮带机运输巷向里200米处，距离-475水平变电所长约900米，则高压电缆长度选择为1000米。 2）高压电缆校验 （1）按经济电流密度校验电缆截面 22W 254.1025.223.4I A mm mm j n ＜=== A---电缆主芯截面，mm 2。 j---经济电流密度 A/mm 2 查表得2.25。 n---正常运行时，同时并联工作的电缆条数，这里取1。 根据高压电缆经济电流密度校验，小于25 mm 2，则所选25 mm 2电缆截面能够满足要求。 （2）按短路热稳定校验
1综述 1.1冷轧薄板简介 金属在再结晶温度以下进行轧制变形叫做冷轧，一般指薄板不经加热而在室温直接进行轧制加工。冷轧后的带钢可能烫手，但还是叫冷轧[1]。 钢的冷轧是在19世纪中叶始于德国，当时只能生产宽度20~25mm的冷轧薄板。美国1859年建立了25mm冷轧机，1887年生产出宽度为l50mm的低碳钢板。1880年以后冷轧钢板生产在美国、德国发展很快，产品宽度不断扩大，并逐步建立了附属设备，如剪切、矫直，平整和热处理设备等，产品质量也有了提高。 宽的冷轧薄板(韧带)是在热轧成卷带钢的基础上发展起来的。首先是美国早在1920年第一次成功地轧制出宽带钢，并很快由单机不可逆轧制而跨入单机可逆式轧制。1926年阿姆柯公司巴持勒工厂建成四机架冷连轧机。 我国冷轧宽带钢的生产开始于1960年，首先建立了1700mm单机可逆式冷轧机，以后陆续投产了1200mm单机可道式冷轧机，Mxw1400mm偏八辊轧机、1150mm二十辊冷轧机和1250mmHC单机可逆式冷轧机等，70年代投产了我国第一套1700mm连续式五机架冷轧机，1988年建成了2030mm五机架全连续冷轧机。近年来我国冷轧薄板生产能力增加了20多倍，生产装备技术水平已由只能生产低碳薄板而发展到能生产高碳钢、合金钢、高合金钢、不锈耐热冷轧薄板、镀锌板、涂层钢板、塑料复合薄板和硅钢片等。但随着四化建设的发展，无论在数量和品种质量上都远远满足不了四化建设发展的需要，为此我们必须增建新轮机，改造现有冷轧机，大力发展冷轧生产。 冷轧生产可提供大量高精确度和性能优良的钢板和带材，其最主要的特点是加工温度低，同热轧生产相比，它有以下优点： 1.冷轧带钢产品尺寸精确，厚度均匀，带钢厚度差一般不超过0.01~0.03mm或更小，完全可以符合高精度公差的要求。 2.可获得热轧无法生产的极薄带材(最薄可达0.001mm以下)。 3.冷轧产品表面质量优越，不存在热轧带钢常常出现的麻点、压入氧化铁皮等缺陷，并且可根据用户的要求，生产出不同表面粗糙度的带钢(光泽面或麻糙面等)，以利于下
前言 直流电机在现代工业中是一种很重要的电机．它可以作电动机使用，也可以作发电机使用，此外还有其它特殊的用途。 直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。近年来，在电力电子变换器中以晶闸管为主的可控器件已经基本被功率开关器件所取代，因而变换技术也由相位控制转变成脉宽调制（PWM）；交流可调拖动系统正逐步取代直流拖动系统。然而，直流拖动控制毕竟在理论上和实践上都比较成熟，而且我国早期的许多工业生产机械都是采用直流拖动控制系统，所以它在工业生产中还占有相当大的比重，短时间内不可能完全被交流拖动系统所取代。 从生产机械要求控制的物理量来看，电力拖动自动控制系统有调速系统、位置随动系统（伺服系统）、张力控制系统、多电机同步控制系统等多种类型，各种系统往往都是通过控制转速来实现的，因此调速系统是最基本的电力拖动控制系统。 调速系统按照不同的标准又可分为不同的控制系统。但是，从一定角度上来说，可以把调速系统笼统的分为开环调速系统和闭环调速系统。开环调速系统结构简单、容易实现、维护方便，但是它的静态和动态性能往往不能满足生产和控制要求。而闭环控制系统可以很好的解决这些问题，因此在实际生产中得到了广泛的应用。其中，转速、电流双闭环控制直流系统是性能最好、应用最广的直流调速系统。 本文为直流调速系统的设计，包括系统设计方案选择，各单元的组成，元件的参数与选择等内容！通过本系统的设计，了解运动控制在工业上的应用！
目录 前言 0 第一章设计的介绍 (3) 1.1 设计目的 (3) 1.2 设计内容 (3) 1.3 设计题目 (3) 1.3.1 生产工艺和机械性能 (3) 1.3.2 设计要求 (4) 1.3.3 直流电动机参数 (4) 第二章四辊可逆冷轧机的介绍 (5) 第三章系统各模块及其电路设计 (6) 3.1 主回路设计 (6) 3.2 控制回路设计 (6) 3.2.1 给定单元 (8) 3.2.2 转速调节器 (8) 3.2.4 反号器 (12) 3.2.5 触发电路 (12) 3.2.6 逻辑控制单元 (13) 3.2.7 零转矩检测单元和零电流检测单元 (14) 3.2.8 零封锁环节 (15) 3.2.9 电流反馈与过流保护 (16) 第四章系统参数设计与计算 (18) 4.1 整流变压器的选择 (18) 4.2 晶闸管的选择 (18) 4.3 晶闸管保护措施 (19) 4.4 电流互感器的选择 (19) 4.5 平波电抗器的计算 (20) 第五章双闭环的动态设计和校验 (22) 5.1 静特性分析和计算 (22) 5.2 系统动态结构参数设计 (22) 5.2.1 电流调节器的设计和校验 (23) 5.2.2 转速调节器的设计和校验 (25) 第六章系统调试和校正 (27) 6.1 系统各功能模块性能的调试与测试 (27) 6.1.1 系统的相位整定 (27) 6.1.2 触发器的整定 (27) 6.1.3 系统的开环运行及特性测试 (28) 6.1.4 速度反馈特性的测试 (29) 6.1.5 调节器的调试 (30) 6.1.6 电流调节器ACR的调试 (30) 6.1.7 反相器AR的调试 (30) 6.2 系统整体功能测试 (30)