冷轧厂酸轧机组自动化控制

冷轧厂酸轧机组自动化控制

刘浩

（华菱安赛乐米塔尔汽车板有限公司湖南省娄底市417000）

摘要：现阶段，我国经济的发展进程中，工业生产占据十分重要的地位，并且其生产技术决定了产品的价值和质量。在各种先进科技的作用下，冷轧厂酸轧机组也开始逐渐实现自动化生产模式，人为操作所出现的失误概率在大大减少，从而给企业带来了更高的经济效益。本文将从几个方面来深入分析并研究冷轧厂酸轧机组自动化控制的相关问题。

关键词：冷轧厂；酸轧机组；自动化

一、酸轧机组自动化控制系统构成

自工业科技改革后，传统的生产制造工艺开始面临着新的调整，一些自动化生产技术得到了十分广泛的应用，同时给产品制造质量的提升也创造了极为有利的条件。自动化控制系统是在无人直接参与下可使生产过程或其他过程按期望规律或预定程序进行的控制系统，除了需要采用一些必要的生产工艺外，对之前的控制系统也进行了相应的系统化改造。最近几年，信息技术在自动化控制系统中使用的十分普遍，信息化模式把通信技术、计算机技术以及传感技术等结合在一起，建立了人机一体化的调控方案，这不但在一级系统上得到了改进，同时二级控制系统的设备和连接元件也得到了很好的更新升级。比如，自动化控制系统应用了人机操作界面，利用人为操作控制系统进行运行，并在计算机界面中传输信息，从而大大提高了冷轧厂酸轧机组自动化控制系统的运行效率。自动化系统配置如下图所示

二、轧制调节原理

1.张力控制

在带钢正常轧制过程中，根据工艺的需要，带钢张力应保持恒定，这是张力控制的基本要求，因此该功能提供轧机机架间带钢张力水平控制。测量张力的方法是在张力辊轴承下面安装压力传感器，测出张力辊承受的压力，再根据力的平衡条件计算出张力的大小。机架间张力控制有两个模式，如果满足所有的转换标准，那么每个机架间的张力控制模型可以被转换。初始化机架速度和轧制力设定来自于轧机设定功能。张力由速度变换点下游机架速度调节。变换点由上游和下游张力确定，上游张力调节是从速度控制模式转换成轧制力控制模式。当控制满足变换标准时，速度控制模式停止，自动转变成轧制力控制模式，此时调节轧制力的恒定来保持带钢张力力度。在调试过程中软件调节范围外的张力调节器不允许改变轧制力调节参数。当带钢从开卷机到卷取机穿带完成后，系统首先建立静张力，静张力的设定值由系统根据稳定运行时机组张力的百分比给定。建立静张力过程时，开卷机顺时针方向旋转，卷取机拉紧带钢，带钢张力达到给定值后，开卷机处于静止堵转状态。当控制系统接收到机组的运行指令后，开卷机和卷取机同时逆时针方向旋转。此时开卷机速度给定值的方向为逆时针方向，速度给定值的大小低于卷取机给定值，使开卷机速度滞后卷取机的速度，因此机组加速过程实质是卷取机拖动开卷机加速旋转。最优闭环控制是在使用张力控制来防止板型问题和带钢断带的厚度控制，同时也包括高配置的张力死区来执行张力限幅类型控制来调节机架速度。但有时涉及到带钢模式，小下压量模式用于末架在生产一些产品时需要采取很小的压下量的情况。轧机设定参数维持速度模式控制末架张力调节来完成整个产品的生产。

2.轧机自动厚度控制

自动厚度控制是使用机架轧制力和速度，通过一个或者多个速度传感器的反馈值来控制带钢厚度，最优化的厚度控制需要将合适的传感器放置在正确的位置执行多回路控制。在上游机架的厚度控制要比稍后机架的厚度控制有效率。主要控制类型描述如下：第一，前馈AGC是在到达轧制位置前提前，测量来料带钢偏差并追踪将要采取校正动作的轧制位置。对应机架需要一个上游测厚仪，调节包括辊缝，上游机架速度，或者两者同时。例如：通过1机架S1出口测厚仪X1测量达到的带钢厚度误差被采样并追踪到2机架S2轧制位置。当带钢对应段临近S2轧制位置，适当的误差校正将到达S1的速度。同时相应的在S2发生交互的辊缝控制来维持机架张力调节；第二，反馈AGC是反馈控制测量一个机架出口的带钢厚度偏差并使用该信息来进行上游调节。通过一个适当的函数，将机架出口厚度偏差乘以超差的数量。结果作为机架需要改变的辊缝位置的控制信号，调节器补偿给位于机架内设备和仪表的执行单元。

三、自动化控制系统的特点与控制策略

1.二级系统

二级系统的核心组件是两台服务器，系统在运行期间借助服务器的功能发挥调控作用。以往自动生产模式中所采用的系统功能比较少，主要原因在于系统结构模块的设计无法达到工业生产的要求。在冷轧厂酸轧机组中，二级系统的应用开始增多，明显提高了机组日常运行的效率，避免了许多问题的出现以及设备故障。根据当前现有的二级控制系统，它的主要结构是服务器，通过服务器的自动化调控来引导机组高效运行。一般情况下，会选用两台服务器作为控制中心，每一台服务器都要根据机组的运行要求来发挥相应的功能。比如：第一台服务器用在数据处理上，对酸轧机组运行时产生的数据综合调配控制，从而大大降低了人工生产操作的难度；第二台服务器对数据进行采集和记录，把机组运行中的相关重要参数收录到磁盘内，在后期使用时可进行自动调配。

2.一级系统

SIMATICS7能够起到生产线上逻辑的控制、辅助性低速控制和自动整理顺序作用。SIMATICTDC的中文全称是工艺传动控制，其英文名为TechnologyDriveControl，多个处理器自动化系统被叫做TDC，它的优势在于能够同步化处理和高速闭环控制，在一个平台上能够保持最短的运行循环周期和数量上最大框架，还是集成度相当高的一种工艺，且驱动全自动化的一种系统，它的编程与组态方面可以采用SIMATICPCS7工具来进行，这种工具可很好的完成工作无需再另行学习控制。在冷轧厂酸轧机组的自动化控制中，一级系统主要对轧机机架进行控制，所产生的作用主要有主速度上的控制、自动厚度上的控制、线协调上的控制、板型上的控制以及物料的跟踪等，均属于中高速工艺功能上的控制。要使控制电缆在使用量上有所减少，来控制安装与维护方面的成本，增加系统的可靠性与维护性，则利用ET200远程I/O系统就可实现这方面的要求。S7—300急停系统都是在紧急且危险的境况下使用，比如发生故障或是设备出现失灵的时候该系统就会出现安全反应。

3.人机接口

人机界面是钢铁冷轧厂机组自动化控制的主要平台，能够实现人机操作一体化（如下图），满足了操作人员自动化生产控制的需求。此次选用的人机界面为WINCC6.O版本，利用收集相关的数据参数，对整个系统的状况实施诊断、判别，以此来维持良好的操作模式。此外，人机界面配备了高效的通信设施，让数据信息能及时传递给调控人员，以保证服务器正常操控的状态。数据接口是保证系统正常运行的基本条件，用户根据操作提示可及时完成模块功能的调节，把一些有用的数据信息存储到计算机内部，以此维持机组正常的生产效率。近年来，许多系统运营商选择了多功能的人机接口，使操作者的调控难度更低，避免生产数据传输发生异常故障。

综上所述，近年来，冷轧厂的酸轧机组已实现了自动化控制，无操作者直接参与就能够运行，主要原因在于使用了较为先进的工业智能技术，从而使冷轧板带产品的质量和精准度都有了很大程度的提升，在无人直接参与下企业经济效益的同时，也给该领域的持续稳定健康发展奠定了坚实的基础。

参考文献：

[1]刘东.酸轧机组联机活套张力控制研究与改进[J].中国冶金，2013（09）：41-45.

[2]叶宏勇，熊小宝，付强勇，李芬，兰凌，王振冲.冷轧酸轧机组设备改造[J].设备管理与维修，2013（08）：45-46.

[3]刘东.酸轧机组联机活套张力控制研究与改进[J].冶金自动化，2013（05）：47-51.