X- pact?電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在板坯軋機(jī)上的應(yīng)用

王飛

（山信軟件股份有限公司， 山東 濟(jì)南 250101）

生產(chǎn)實(shí)踐·應(yīng)用技術(shù)

X- pact?電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在板坯軋機(jī)上的應(yīng)用

王飛

（山信軟件股份有限公司， 山東 濟(jì)南 250101）

介紹了X-pactR電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的基本情況，并祥細(xì)介紹了X-pactR電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的軟件硬件以及網(wǎng)絡(luò)組態(tài)和X-pactR電氣自動(dòng)化在鋼鐵廠(chǎng)板坯軋機(jī)上的應(yīng)用。

X-pactR電氣自動(dòng)化 板坯軋機(jī)

西馬克電氣開(kāi)發(fā)的X-pactR電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，為用戶(hù)提供供配電、傳動(dòng)、基礎(chǔ)自動(dòng)化、工藝控制、二級(jí)系統(tǒng)直至三級(jí)系統(tǒng)等全方位的產(chǎn)品咨詢(xún)、工程設(shè)計(jì)、設(shè)備供貨、技術(shù)支持和系統(tǒng)維護(hù)等專(zhuān)業(yè)服務(wù)。本文將著重介紹X-pactR電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在板坯軋機(jī)的應(yīng)用情況。X-pactR的專(zhuān)家，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在線(xiàn)聯(lián)系可為世界上任何一個(gè)地方提供技術(shù)支持，能夠及時(shí)排除故障，確保最穩(wěn)定的工廠(chǎng)運(yùn)行環(huán)境。

1 軟件硬件和網(wǎng)絡(luò)組態(tài)

X-pactR電氣自動(dòng)化一級(jí)系統(tǒng)采用了新一代硬件平臺(tái)，配備了嵌入式自動(dòng)化控制器，并使用Ether CAT以太網(wǎng)技術(shù)構(gòu)筑通信網(wǎng)絡(luò)，使得板坯軋機(jī)生產(chǎn)線(xiàn)配備了先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)。系統(tǒng)層級(jí)如圖1所示。

圖1 X-pactR電氣自動(dòng)化系統(tǒng)層級(jí)示意圖

一級(jí)自動(dòng)化的硬件系統(tǒng)主要包括：嵌入式自動(dòng)化控制器，人機(jī)界面計(jì)算機(jī)，軟件開(kāi)發(fā)服務(wù)器及工程師站計(jì)算機(jī)，IBA PDA系統(tǒng)等。嵌入式自動(dòng)化控制器基于Intel Core雙核技術(shù)，其強(qiáng)大的計(jì)算能力是獲得最佳控制性能的保證。

X-pactR嵌入式控制器中運(yùn)行VxWorks 6.x版本的操作系統(tǒng)，其他PC電腦包括軟件開(kāi)發(fā)服務(wù)器、工程師站、人機(jī)界面計(jì)算機(jī)和IBA PDA電腦都是采用Windows 7操作系統(tǒng)，一級(jí)下位程序基于Logi.CAD軟件開(kāi)發(fā)編程，完成Logic和Loop程序控制。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)如圖2所示。

圖2 X-pactR電氣自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖

X-pactR電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，基于VME總線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)，集成L0、L1、L2以及L3級(jí)的整體解決方案，能夠高效、穩(wěn)定地完成現(xiàn)代化工廠(chǎng)自動(dòng)化控制所需的各項(xiàng)任務(wù)。

2 X-pactR系統(tǒng)應(yīng)用

在鋼鐵廠(chǎng)軋鋼生產(chǎn)線(xiàn)，基于X-pactR電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的使用，板坯運(yùn)輸?shù)杰垯C(jī)后，板坯在粗軋機(jī)的側(cè)導(dǎo)板前停止，L1級(jí)完成對(duì)中、測(cè)寬和測(cè)溫。根據(jù)測(cè)得的這些模擬量，以及鋼種、錐度等參數(shù)的要求，軋機(jī)L2級(jí)分配軋制道次，軋制開(kāi)始。在軋制過(guò)程中，L2級(jí)記錄軋制道次，保持、更新道次，依據(jù)道次分配直到軋制完成。

2.1 在軋機(jī)上的應(yīng)用情況

在板坯軋機(jī)上，X-pactR電氣自動(dòng)化系統(tǒng)配備了嵌入式控制器，用于軋機(jī)機(jī)架控制。軋機(jī)介質(zhì)控制，軋機(jī)物料跟蹤和軋機(jī)傳動(dòng)控制，和1臺(tái)西門(mén)子PLC用于軋機(jī)區(qū)域安全控制，見(jiàn)圖3。

圖3 軋區(qū)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)

2.2 軋機(jī)工藝技術(shù)控制

在軋機(jī)區(qū)，X-pactR電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，分為板坯軋機(jī)控制（MPM）和軋機(jī)技術(shù)控制（FPM）兩個(gè)部分。兩個(gè)部分相互配合完成軋機(jī)區(qū)域的電氣自動(dòng)化控制。

2.2.1 板坯軋機(jī)控制（MPM）

板坯軋機(jī)控制（MPM）由一臺(tái)X-pactR嵌入式控制器驅(qū)動(dòng)控制，主要負(fù)責(zé)通信管理、L1板坯跟蹤和軋機(jī)道次控制，以及軋機(jī)區(qū)域的輥道控制等功能的實(shí)現(xiàn)。

2.2.2 軋機(jī)技術(shù)控制（FPM）

軋機(jī)技術(shù)控制（FPM）由一臺(tái)X-pactR嵌入式控制器驅(qū)動(dòng)控制，主要負(fù)責(zé)軋機(jī)機(jī)架控制、軋機(jī)公輔和介質(zhì)控制、軋機(jī)主傳動(dòng)控制三個(gè)系統(tǒng)。軋機(jī)機(jī)架控制包括厚度控制（AGC）、電動(dòng)壓下控制（EMP）、液壓輥縫控制（HGC）、自動(dòng)厚度控制、軋輥調(diào)整控制、凸度和平直度控制、錐形厚度控制[1]。

2.2.3 軋機(jī)機(jī)架控制

在軋機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，機(jī)架控制是其核心技術(shù)，而其中的厚度控制又是軋機(jī)最關(guān)鍵的工藝技術(shù)，厚度控制又取決于軋機(jī)壓下系統(tǒng)。

軋機(jī)壓下系統(tǒng)，即電動(dòng)壓下和液壓系統(tǒng)，相互配合共同完成輥縫定位和厚度控制。電動(dòng)壓下由電機(jī)通過(guò)齒輪、渦桿減速機(jī)構(gòu)帶動(dòng)壓下螺絲構(gòu)成，壓下動(dòng)作緩慢，行程較大，與軋制力有很大關(guān)系，同時(shí)，頻繁往復(fù)的壓下動(dòng)作也會(huì)加大機(jī)械部件的磨損；液壓系統(tǒng)快速而準(zhǔn)確，由伺服機(jī)構(gòu)通過(guò)機(jī)械油路帶動(dòng)活塞完成壓下動(dòng)作，與軋制力關(guān)系較小[2]。對(duì)于采用“電動(dòng)+液壓”形式的液壓微調(diào)系統(tǒng)，活塞行程都較短。

厚度控制包括自動(dòng)厚度控制（AGC），液壓輥縫控制（HGC）和電動(dòng)壓下控制（EMP）；其中，（EMP）僅執(zhí)行空載時(shí)輥縫的預(yù)設(shè)定，AGC根據(jù)軋制過(guò)程參數(shù)和模型預(yù)設(shè)定數(shù)據(jù)等進(jìn)行在線(xiàn)厚度控制[3]，產(chǎn)生的輥縫動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)值實(shí)時(shí)發(fā)送給HGC，HGC執(zhí)行軋制過(guò)程中軋機(jī)帶載時(shí)厚度調(diào)節(jié)任務(wù)。

厚度控制的具體執(zhí)行順序?yàn)椋涸谲垯C(jī)輥縫經(jīng)過(guò)標(biāo)定過(guò)程（軋輥壓靠）已經(jīng)調(diào)零以及實(shí)際測(cè)量了軋機(jī)彈跳曲線(xiàn)的前提下，軋機(jī)空載時(shí)，二級(jí)模型對(duì)每道次進(jìn)行設(shè)定計(jì)算，厚度控制系統(tǒng)根據(jù)“軋制線(xiàn)最優(yōu)位置”等策略對(duì)目標(biāo)出口厚度進(jìn)行輥縫分配，確保EMP和HGC液壓缸獲得最佳設(shè)定位置[4]，然后EMP的位置控制器控制軋機(jī)兩側(cè)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓下螺絲裝置運(yùn)行到目標(biāo)輥縫位置，同時(shí)，HGC位置控制器驅(qū)動(dòng)伺服閥控制液壓缸運(yùn)動(dòng)到設(shè)定輥縫位置；軋機(jī)咬入鋼板后，AGC產(chǎn)生將鋼板控制到目標(biāo)厚度所需的動(dòng)態(tài)輥縫調(diào)節(jié)值實(shí)時(shí)發(fā)送給HGC的位置控制器。精軋機(jī)出口處的測(cè)厚儀實(shí)時(shí)測(cè)量鋼板厚度，并發(fā)送給軋機(jī)自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)厚度的閉環(huán)控制[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

在板坯軋機(jī)X-pactR電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)里，工藝模型根據(jù)軋機(jī)的狀態(tài)計(jì)算軋制鋼板所需的設(shè)定值；同時(shí)，和工藝控制系統(tǒng)TCS相結(jié)合可以協(xié)調(diào)軋制力、軋制力矩和軋制速度，使目標(biāo)厚度和平直度達(dá)到最優(yōu)。

[1] 張祥軍，金龍國(guó)，于會(huì)敏.WinCC與S7-300PLC在實(shí)驗(yàn)型四輥可逆軋機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].冶金自動(dòng)化，2002，26（4）：45－47.

[2] 劉曉冬，劉江，劉福義.自動(dòng)控軋工藝在中厚板雙四輥軋機(jī)上的應(yīng)用[J].山東冶金，2003，25（4）：4－7.

[3] 余鳳智.X-Pact控制系統(tǒng)在熱軋機(jī)上的應(yīng)用[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào)，2015（15）：92；159.

[4] 單秀慶.SIMATIC TDC在熱精軋機(jī)控制系統(tǒng)上的應(yīng)用[J].機(jī)械工程師，2011（5）：46-47.

[5] 張飛，楊荃，凌智，等.中厚板軋機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)介紹[J].冶金設(shè)備，2010（3）：55-59.

（編輯：苗運(yùn)平）

Application of X-pactRElectrical Automation System In Slab Rolling Mill

Wang Fei
（Shanxin Software Co.,Ltd,Ji'nan Shandong 250101）

This paper introduces the basic situation of X-pactRelectrical automation system,and expounds the X-pactRsystems’s software hardware and network configuration,and further discusses the application of X-pactRelectrical automation systems in slab rolling mill in steel works.

X-pactR,electrical automation,slab rolling mill

TH86

A

1672-1152（2017）01-0067-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.01.27

2016-11-02

王飛（1986—），男，山東寧陽(yáng)人，2008年7月畢業(yè)于內(nèi)蒙古科技大學(xué)，大學(xué)本科，工程師，現(xiàn)就職于山東鋼鐵山信軟件股份有限公司，從事寬厚板軋鋼電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，研究方向：軋鋼自動(dòng)化。