1450mm六辊可逆冷轧机自动控制系统的研究与应用

张 杨，杨小勇

（中冶陕压重工设备有限公司，陕西 西安 710119）

1450 mm六辊可逆冷轧机是中冶陕压重工设备有限公司具有自主知识产权、自主研制开发的机、电、液一体化全部成套的成卷带钢冷轧机，其整体成套技术达到国内领先水平，轧制力能参数要求高，产品精度要求高，具有轧制速度快、精度高、成材板型好等特点。

1 轧机主要参数

1450 mm可逆冷轧机的主要参数为：

来料厚度2.0～4.0 mm；

来料宽度900～1250 mm；

成品厚度0.2～1.0 mm；

成品内径Φ510 mm；

成品外径 Φ（1 900～900）mm；

最大轧制力15 000 kN；

最大轧制力矩110 kN·m；

轧制速度（Max）1 000 m/min（δ=0.2～0.8 mm）；

穿带速度18 m/min。

装机水平：全数字直流调速，可控硅供电，机组PLC控制；全液压压下，AGC厚度控制；工作辊正、负弯辊和中间辊正弯辊调节，中间辊横移预设定及轧辊分段冷却辊型调节；开卷CPC对中；工作辊、中间辊快速换辊；卷取机准确停车、卷数记忆、带尾自动减速停车；轧制过程张力自动控制、数字显示；轧制线标高、压下螺丝快速调整；轧机轴承油雾润滑；故障诊断、报警、断带保护；皮带助卷器助卷。

2 设备组成

1 450 mm六辊可逆冷轧机组机械设备由开卷机、上卷车、开头矫直机、左卷取机、卸卷车（两台）、机前装置、六辊可逆冷轧机列、机后装置、换辊装置、右卷取机、皮带助卷器等设备组成（如图1所示）。

图1 冷轧机组的组成

流体设备组成。普通液压系统，AGC液压系统，中间辊横移，弯辊液压系统，CPC自动对中液压系统，稀油润滑系统，工艺润滑系统。

电控组成。开卷机传动为1台直流电机传动，左右卷曲机传动分别为2台直流电机串联连接传动，上、下辊传动分别为2台直流电机串联连接传动，左右导向辊传动为1台直流电机传动，传动装置为ABB DCS502B。自动化系统为西门子S7-400PLC控制，网络有工业以太网通讯、PROFIBUS-DP、MPI等网络。

3 系统配置及功能

轧机控制系统的组成如图2所示。S7-400PLC完成所有逻辑控制、轧机运行速度控制、卷取张力控制、轧机运行状态和数据指示等功能；工业PC为监控/编程计算机，在工业PC上实现对PLC的程序编制和调试，并可以通过WinCC监控软件，实现对轧制过程数据的实时监控。

图2 轧机控制系统的组成

整个系统可分为三个控制系统，L0级、L1级和L2级。

L0级系统为现场自动化系统，主要由DCS500和ET200组成，他们之间通过2条PROFIBUE-DP网络连接，一条PROFIBUE-DP网络用于连接现场所有的操作点，另一条PROFIBUE-DP网络用于所有直流传动装置的连接。

L0级系统主要实现以下功能：现场信号（温度，高度，位置，液位等）的采集，现场执行机构（伺服阀，比例放大阀等）的控制，直流电机和相应冷却系统的控制，现场操作箱的工艺操作控制，MCC工艺控制与L1系统的信息交换。

L1级系统为基础级自动化系统，主要由CPU416-2DP、DI、DO、FM450、CP443-1、CP225-1 等组成。L1 级系统主要实现以下功能：生产过程的参数控制，联锁和顺序控制，各设备运行状态的监视和报警，液压站、润滑站等的工艺控制，主轧机的速度控制和显示，开卷机和卷取机的恒张力控制，主轧机轧辊负荷平衡控制，断带检测和保护，上卷小车、卸卷小车、乳液流量、方向等工艺操作控制，带长计算，与L0、L2级系统进行信息交换。

L2级系统为监控级自动化系统，主要由装在研华工控机中的WinCC监控系统组成，其主要实现以下功能：轧机生产现场的各设备状态、工艺参数显示，满足轧机启动条件的状态信号的显示，设置轧机运行时所需的工艺参数，液压站和润滑站的液位、温度等状态监视和远程操作控制，直流电机各个位置的温度显示和报警，现场接近开关、限位开关、电磁阀等状态显示，轧机运行时的电机电流、电压的趋势图显示和存储，系统运行时产生的报警故障显示和记录，存储每一道次轧制的工艺参数，与L1级系统进行信息交换。

4 结束语

本机列采用SIEMENS公司的S7-400 PLC、ET200M远程I/O站和HMI，以及ABB公司的数字式交、直流传动装置，通过PROFIBUS现场总线连接组成轧机电气控制系统，具有结构开放、组态灵活、控制功能完善、操作简单规范等特点。经实际运行表明：系统设计合理，运行稳定，工作可靠，设备操作维护方便，控制性能满足了生产工艺要求，达到了预期的目的。

[1]陈伯时.自动控制系统[M].北京：机械工业出版社，2006.

[2]机械电子工业部天津电气传动设计研究所.电气传动自动化技术手册[K].北京：机械工业出版社，2006.