酸軋機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)功能要點(diǎn)與控制策略

龔小良

摘? 要：酸軋機(jī)組在煉鋼生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛，其自動(dòng)化運(yùn)行控制精度對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量性能參數(shù)具有一定的影響，因此如何提升設(shè)備自動(dòng)化水平并提高控制精度，對(duì)提高軋鋼產(chǎn)品質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。該文首先分析了酸軋機(jī)組的自動(dòng)化運(yùn)行工藝流程，并有針對(duì)性地提出了酸軋機(jī)組自動(dòng)控制系統(tǒng)中的主要被控目標(biāo)，并提出了控制策略實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化提升的解決方案，以期為我國軋鋼自動(dòng)化領(lǐng)域的高質(zhì)量發(fā)展提供一些有價(jià)值的參考借鑒。

關(guān)鍵詞：酸軋機(jī)組;自動(dòng)化;控制系統(tǒng);控制策略

中圖分類號(hào)：TG334.9? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

近年來，為了更好的適應(yīng)冷軋板材市場激烈的競爭需求，很多鋼鐵企業(yè)都對(duì)設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化升級(jí)，這也促進(jìn)了自動(dòng)化控制技術(shù)在軋鋼領(lǐng)域更加廣泛的應(yīng)用，高響應(yīng)度和高精度的自動(dòng)控制系統(tǒng)用于酸軋機(jī)組后，能夠有效提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，提高了鋼材成材率，對(duì)提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益發(fā)揮著積極作用。

1 酸軋機(jī)組自動(dòng)運(yùn)行工藝流程分析

酸軋機(jī)組自動(dòng)運(yùn)行工藝流程首先要進(jìn)行酸洗段開卷、校直、焊接、酸洗、漂洗和切邊，然后進(jìn)入張力輥、糾偏單元后，進(jìn)入軋機(jī)，然后在飛剪處進(jìn)行焊接作業(yè)，最后完成第一卷帶鋼的軋制工序，與此同時(shí)，下一卷需要進(jìn)行軋制的帶鋼前端插入卷取機(jī)芯軸，實(shí)現(xiàn)每卷帶鋼地連續(xù)軋制工作[1]。在上述的工序流程中，自動(dòng)控制系統(tǒng)需要控制鋼帶穿帶、軋制、甩尾和卸卷整個(gè)加工過程，并依據(jù)預(yù)先編制完成的控制策略，對(duì)軋鋼的推進(jìn)速度、軋制壓力和張力進(jìn)行精確控制，從而確保機(jī)組安全穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行生產(chǎn)，上述機(jī)組生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

2 酸軋機(jī)組自動(dòng)化系統(tǒng)主要控制策略分析

2.1 軋制速度控制策略

軋制速度控制是酸軋機(jī)組自動(dòng)化系統(tǒng)中的主要內(nèi)容，其功能包括根據(jù)原材料鋼種特性、帶鋼外形尺寸和厚度等參數(shù)，計(jì)算出機(jī)組運(yùn)行的軋制速度，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果給機(jī)組內(nèi)各個(gè)軋機(jī)分配限速度，然后將各個(gè)線速度折算成軋輥的角速度并發(fā)送給機(jī)組的主驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器，驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器根據(jù)收到的轉(zhuǎn)速信號(hào)實(shí)現(xiàn)機(jī)組軋輥的調(diào)速，利用完善的速度控制策略，能夠提升酸軋機(jī)組材料的適應(yīng)性，對(duì)不同材質(zhì)和尺寸的鋼種都能進(jìn)行高效精確的生產(chǎn)加工，軋制速度自動(dòng)調(diào)節(jié)邏輯流程如圖2所示[2]。

除軋制速度自動(dòng)調(diào)節(jié)功能以外，控制系統(tǒng)還需要具備手動(dòng)速度控制功能，操作臺(tái)軟件需要具備以下的按鈕功能，以 此來實(shí)現(xiàn)酸軋機(jī)組速度調(diào)節(jié)功能，功能按鈕說明見表1。

2.2 自動(dòng)減速控制策略

在酸軋機(jī)組軋制運(yùn)行時(shí)，如果需要對(duì)帶鋼進(jìn)行剪切或?qū)θ毕輩^(qū)域進(jìn)行修復(fù)時(shí)，控制系統(tǒng)需要進(jìn)行減速運(yùn)行控制，減速運(yùn)行控制周期與軋輥初始運(yùn)行速度密切相關(guān)，減速斜率設(shè)置應(yīng)根據(jù)當(dāng)前軋輥的運(yùn)行速度計(jì)算并設(shè)置，當(dāng)減速控制完成時(shí)，需要有提示燈進(jìn)行反饋。在減速控制運(yùn)行過程中，系統(tǒng)將屏蔽加速控制按鈕，但手動(dòng)停機(jī)功能依然有效[3]。

2.3 鋼卷上料自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)策略

酸軋鋼卷上料入口是通過上下線分別上卷來保持酸軋線的連續(xù)軋制，上下線鋼卷小車所有的傳感器、編碼器都掛在一個(gè)子站上，DP線走線復(fù)雜，接口也多。當(dāng)其中一段或一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口有問題時(shí)，就會(huì)造成整個(gè)子站掉站，影響整個(gè)生產(chǎn)線。而且查找網(wǎng)絡(luò)故障需要對(duì)所有線路和編碼器進(jìn)行排查，處理故障需要大量的時(shí)間，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)節(jié)奏。把子站下掛的所有編碼器、位移傳感器通過OBT連接，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，只會(huì)影響這個(gè)OBT而不會(huì)影響這段網(wǎng)絡(luò)，不會(huì)造成整條生產(chǎn)線停機(jī)。并且通過觀察那個(gè)OBT報(bào)錯(cuò)，可以對(duì)這個(gè)OBT下掛的編碼器進(jìn)行詳細(xì)檢查，不需要對(duì)整個(gè)子站的所有編碼器進(jìn)行排查，減少了處理網(wǎng)絡(luò)問題的時(shí)間。把子站下掛的編碼器通過OBT進(jìn)行分流下掛，使網(wǎng)絡(luò)更加穩(wěn)定，提高了處理網(wǎng)絡(luò)故障的效率。

3 基于PLC的酸軋機(jī)組自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PLC是可編程邏輯控制器（Program Logic Control）的縮寫，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域，酸軋機(jī)組的自動(dòng)化設(shè)計(jì)可以以PLC為核心控制器，配合HMI界面完成系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行與監(jiān)控功能。以德國倍福CX系列PLC控制器為例，其具有靈活的I/O板卡配置，可以根據(jù)機(jī)組的實(shí)際特點(diǎn)選配開關(guān)量、模擬量和各種總線通信模塊，PLC控制器開發(fā)軟件采用TwinCAT軟件，該軟件集成了多個(gè)通用函數(shù)塊，可以進(jìn)行精確地伺服運(yùn)動(dòng)控制，非常適用于酸軋機(jī)組自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，軟件模塊從簡單的邏輯例如and、add和or函數(shù)，到復(fù)雜的gmc（通用運(yùn)動(dòng)控制）函數(shù)，均能實(shí)現(xiàn)，編輯程序可以采用基于邏輯文本的ST語言和可視化邏輯梯形圖等多種編程語言，通過軟件編譯器進(jìn)行代碼優(yōu)化，最終生成可執(zhí)行代碼下載布置到PLC中運(yùn)行。此外，CX系列PLC集成了嵌入式人機(jī)界面開發(fā)環(huán)境，可以安裝WinCE等嵌入式操作系統(tǒng)，支持?jǐn)?shù)據(jù)顯示、圖形按鈕和簡單的數(shù)據(jù)庫功能，酸軋機(jī)組人機(jī)界面的圖形界面應(yīng)包括過程數(shù)據(jù)、狀態(tài)跟蹤、故障報(bào)警、歷史查詢等功能，便于操作人員實(shí)時(shí)監(jiān)控。

4 結(jié)語

綜上所述，酸軋機(jī)組的自動(dòng)控制系統(tǒng)功能主要包括軋制速度的控制、自動(dòng)減速控制、鋼卷上料控制以及張力控制等部分。在設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格根據(jù)酸軋機(jī)組的運(yùn)行工藝流程制定控制策略，可以利用高可靠性和高精度的PLC作為系統(tǒng)的核心控制器，并利用工業(yè)現(xiàn)場總線將控制系統(tǒng)組成一體化網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)酸軋機(jī)組的自動(dòng)化運(yùn)行，以此來提高軋鋼企業(yè)的生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)

[1]劉東.酸軋機(jī)組聯(lián)機(jī)活套張力控制研究與改進(jìn)[J].中國冶金，2013，23（9）：41.

[2]王國棟.中國鋼鐵軋制技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展趨勢(shì)[J].鋼鐵，2014，49（7）：23.

[3]師玲萍.基于自動(dòng)化生產(chǎn)過程中PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2016，24（19）：113-116.