軋鋼電氣自動化控制系統(tǒng)改造技術(shù)分析

孫宏亮

摘要：軋鋼電氣自動化控制系統(tǒng)的加工精度、生產(chǎn)連續(xù)性、能耗水平以及人機(jī)交互方式等決定了生產(chǎn)質(zhì)量和效率，硬件設(shè)備、通信技術(shù)以及可編程控制技術(shù)的進(jìn)步對軋鋼電氣自動化系統(tǒng)的改進(jìn)創(chuàng)造了空間。以下就針對軟件系統(tǒng)、硬件設(shè)備以及控制系統(tǒng)的角度出發(fā)，研究軋鋼電氣自動化控制系統(tǒng)的改進(jìn)要點(diǎn)和技術(shù)。

關(guān)鍵詞：軋鋼;電氣自動化控制系統(tǒng);改造技術(shù)

引言：

軋鋼電氣自動化控制系統(tǒng)主要包括傳動、切割、軋組等硬件設(shè)備，同時涵蓋了可編程控制器、軟件交互系統(tǒng)以及通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)的改造升級重在提升加工過程的連續(xù)性、降低能耗、提升精度以及人機(jī)交互的便捷性。

一、軋鋼電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀及改造關(guān)鍵點(diǎn)

（一）應(yīng)用現(xiàn)狀分析

軋鋼可分解成多個步驟，其流程化的特點(diǎn)非常明顯，而這種特點(diǎn)符合電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用場景。無論熱軋，還是冷軋，現(xiàn)階段都具有成熟的工藝流程、配套的電氣自動化控制設(shè)備以及信息化控制系統(tǒng)。從發(fā)展方向看，電氣自動化控制系統(tǒng)要在三個方面具備更加優(yōu)異的能力。第一，降能耗、提效益。鋼材加工對煤炭、水資源以及原材料的消耗都非常巨大，并且軋鋼是一種高產(chǎn)能的產(chǎn)品，如要獲得長期的發(fā)展空間，就必須優(yōu)化軋鋼工藝流程、降低軋鋼生產(chǎn)線能耗水平和污染水平，而這些工作的推進(jìn)都和軋鋼自動化控制系統(tǒng)密切相關(guān)[1]。第二，提升加工質(zhì)量和產(chǎn)品性能。鋼材的性能直接決定了其市場價格和銷售量，軋鋼電氣自動化控制系統(tǒng)中融入了軋鋼的核心工藝，因此，在技術(shù)改造中必須以提升軋鋼加工質(zhì)量和精度為重要的方向。第三，進(jìn)一步提升自動化水平，減少人工模式。自動化控制系統(tǒng)自然要盡可能突出其自動化水平，現(xiàn)代的加工制造業(yè)都在朝著無人化、連續(xù)化的模式而發(fā)展，軋鋼技術(shù)改造也要以此為目標(biāo)。軋鋼的系統(tǒng)展示可參考圖1。

（二）技術(shù)改造的關(guān)鍵點(diǎn)

1.優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。電氣自動化控制系統(tǒng)利用特定的數(shù)學(xué)建模來模擬整個加工工程，其中要對鋼材的張力、摩擦力、機(jī)械設(shè)備施加的壓力以及切割的長度等做出有效的控制，鋼材加工精度和質(zhì)量在很大程度上決定于數(shù)學(xué)建模的效果，因此，在技術(shù)改造的過程中應(yīng)該盡可能優(yōu)化數(shù)學(xué)建模，從加工精度和生產(chǎn)過程的連續(xù)性方面加以提升。

2.完善檢測和變換系統(tǒng)。軋鋼生產(chǎn)線要具備模塊化、多元化的加工制造能力，同一條生產(chǎn)線經(jīng)過適當(dāng)?shù)母脑炀涂蓾M足不同產(chǎn)品的加工需求，因此，在技術(shù)改造中要將其配套的變化能力作為重點(diǎn)內(nèi)容，同時還要為系統(tǒng)提供多元化的質(zhì)量檢測能力，完善的變換功能和檢測功能是系統(tǒng)改造過程中不可忽視的內(nèi)容[2]。

3.升級軟件系統(tǒng)和功能。軋鋼自動化控制系統(tǒng)中利用計(jì)算機(jī)軟件界面來顯示整個加工工藝，管理人員可直接在軟件界面上操作系統(tǒng)中的設(shè)備，觀察加工過程中的各項(xiàng)參數(shù)，軟件系統(tǒng)是工程技術(shù)人員和自動化控制系統(tǒng)的交互渠道，在技術(shù)改造中要不斷根據(jù)設(shè)備功能變化升級軟件系統(tǒng)。

二、軋鋼電氣自動化控制系統(tǒng)的改造技術(shù)

（一）軟件升級

在軋鋼自動化系統(tǒng)的技術(shù)改造中可能會產(chǎn)生新的功能，或者原有的控制過程會發(fā)生一定的變化，軟件系統(tǒng)的主要功能是將整個軋鋼工藝流程以信息化、界面化的方式呈現(xiàn)出來，便于工程技術(shù)人員觀察和控制。因此，系統(tǒng)控制過程的變化應(yīng)該在軟件界面上有所顯示，在技術(shù)改造的過程中要升級軟件系統(tǒng)，使其更加客觀、準(zhǔn)確地反映出系統(tǒng)的現(xiàn)狀，并且在操作層面更加人性化。

（二）硬件改造

為了提升軋鋼的精度和質(zhì)量、降低能耗水平和故障率，軋鋼工藝生產(chǎn)線應(yīng)該根據(jù)以往的生產(chǎn)情況不斷優(yōu)化、升級和改造其硬件設(shè)備，例如，在坯料入爐加熱這一工藝環(huán)節(jié)采用燃燒效率更高、環(huán)保水平更好的加熱設(shè)備。粗軋、中軋以及精軋這三個環(huán)節(jié)直接決定了軋鋼的整體精度和質(zhì)量，在技術(shù)改造中應(yīng)該選用更加先進(jìn)的設(shè)備，提高影響水平。實(shí)際上，硬件的改造關(guān)系到能耗、成本控制、成品質(zhì)量等關(guān)鍵點(diǎn)，如果硬件水平?jīng)]有獲得較大的提升，技術(shù)改造的就談不上成功。

（三）控制系統(tǒng)改造

兩級自動化控制系統(tǒng)是軋鋼生產(chǎn)線上采用的主要控制工藝，技術(shù)人員的操作界面上要實(shí)時顯示系統(tǒng)狀態(tài)信息和控制信息，而這些信息借助專門的光纖通信網(wǎng)絡(luò)或者其他類型的網(wǎng)絡(luò)線路傳輸給系統(tǒng)管理后臺。

還有人機(jī)界面改造內(nèi)容。隨著軋鋼工藝生產(chǎn)線自動化水平的改造和提升，人對生產(chǎn)設(shè)備的直接操作開始進(jìn)一步減少，系統(tǒng)借助可編程程序、微機(jī)控制等實(shí)現(xiàn)自動化管理和運(yùn)行，但管理人員依然要對其運(yùn)行情況以及軋鋼過程中的各項(xiàng)參數(shù)開展嚴(yán)格的監(jiān)督，人機(jī)界面正是為了這一需求的設(shè)計(jì)和開發(fā)的，技術(shù)改在中必須加強(qiáng)人機(jī)界面和可編程控制器（PLC）之間的信息交互能力，工程技術(shù)人員借助人機(jī)界面即可方便的設(shè)置PLC的運(yùn)行參數(shù)。另外，I/O通信站還應(yīng)該具備良好的遠(yuǎn)程連接能力，便于技術(shù)人員的操作和管理，而這些都是改造過程當(dāng)中的重點(diǎn)內(nèi)容[3]。

提升控制系統(tǒng)的運(yùn)行速度和微張力控制也是其中的一項(xiàng)重要工作。自動化控制系統(tǒng)的核心是可編程控制器，并且隨著系統(tǒng)的升級，控制器的計(jì)算需求大幅提升，這就要求必須加強(qiáng)控制器CPI的計(jì)算能力。微張力控制關(guān)系到系統(tǒng)加工精度，傳統(tǒng)軋機(jī)組的弱磁調(diào)速控制模式難以實(shí)現(xiàn)扭矩的精確調(diào)節(jié)，因而在系統(tǒng)改造中采用扭矩記憶法，其優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)時收集直流傳動裝置的能量，然后根據(jù)其強(qiáng)度實(shí)時調(diào)節(jié)扭矩大小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高精度的微張力控制。

接下來是傳動系統(tǒng)仿真改造部分。軋鋼自動化電氣控制系統(tǒng)中設(shè)置有較多的電機(jī)設(shè)備，其主要作用是傳動，如坯料傳動等。電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系到系統(tǒng)運(yùn)行的流暢性，單機(jī)仿真改造可利用現(xiàn)代化的監(jiān)控設(shè)備在線監(jiān)控和模擬電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，進(jìn)而便于技術(shù)人員對其開展觀察和調(diào)節(jié)[4]。另外，軋機(jī)是粗軋、中軋和精軋的核心設(shè)備，仿真監(jiān)測中還要加強(qiáng)對軋機(jī)的在線模擬和監(jiān)控。

三、結(jié)束語

軋鋼自動化電氣控制系統(tǒng)中包括軋組、傳動裝置、電機(jī)、控制軟件、可編程控制器等多部分的組件，對其實(shí)施技術(shù)改造時要突出重點(diǎn)，硬件設(shè)備直接關(guān)系到加工質(zhì)量，將可編程控制器和系統(tǒng)后臺聯(lián)系起來，可形成高精度的加工控制效果。針對傳動裝置設(shè)計(jì)仿真控制系統(tǒng)，能夠提升其運(yùn)行的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1]趙艷珍.軋鋼電氣自動化控制系統(tǒng)改造技術(shù)及其應(yīng)用分析[J].南方農(nóng)機(jī)， 2020，v.51;No.360（20）：175-176.

[2]孫浩.軋鋼電氣自動化控制系統(tǒng)改造技術(shù)分析[J].數(shù)碼設(shè)計(jì)（下），2020， 009（002）：41.

[3]王永霞.探究軋鋼電氣自動化控制系統(tǒng)改造技術(shù)及其應(yīng)用[J].內(nèi)燃機(jī)與配件， 2018， 275（23）：200-201.

[4]李鋒.淺析軋鋼電氣自動化控制系統(tǒng)的改造技術(shù)運(yùn)用[J].百科論壇電子雜志， 2018，000（021）：236.