轧钢电气自动化控制系统改造技术探讨

龙志刚

摘 要：随着近几年自动化技术的不断发展和自动化技术的不断完善，在轧钢领域也有了应用。随着工业用微机的控制水平不断提高，交直流的调速系统及可编程技术控制日臻完善，同时也得到了广泛的应用。轧钢连续生产工艺基础自动化及过程控制自动化的使用，为企业的优质、低耗能高效率奠定了扎实的基础，企业内部将各个生产流程通过网络连接成一个完善的整体。预设定自动控制技术是自动控制技术中比较重要的方式之一，在轧钢过程中APC设定是很多环节中处于较为重要的地位，很多过程都用到了APC系统来完成。文章将对轧钢电气自动化控制系统进行进一步探讨。

关键词：轧钢控制；自动控制技术；网络控制过程

1 轧钢自动化进一步发展应该注意的问题

连轧机是现在轧钢普遍使用的一种机器，因为它的生产效率高，质量也易于控制，并且能够实现自动化和机械化的结合，这样轧钢的产量就大，企业的经济效益就能达到。许多的先进科学成果都应用于连轧过程，这样就促进了轧钢自动化的发展，自动化技术在轧钢的运用已经趋于成熟。随着社会技术的发展，为了适应轧钢自动化的进一步发展的要求，所以我们应该从以下几个方面来加重认识：第一，轧制过程中数学模式的把握和确定。在轧制过程中目前还存在着一些数学上的计算问题，比如摩擦力的分布、张力的计算等，还有对轧机的动态特性活套的支撑响应特性等也存在计算精度上的问题。轧制主要依靠自行的张力调整，新厂的连轧实际过程参数与设定偏差也较大，所以最终的控制模型是来至大量的生产实际，通过学习来不断修正。刚开始新的规格和新的钢种的轧制难免是是处于尝试性的，会出现尺寸上的差量，现在完善的理论模型可以更加接近实际设定的参数，能够减少试轧的次数。第二，要进一步完善检测仪表和相关变换系统的性能。现在轧钢的速度越来越快，产品的范围也越来越广，质量要求也越来越高，所以轧钢检测仪表的性能以及功能要求需要进一步增强和完善。比如，有些要求的进度极高，因为这些轧机则要求的在线检测残余应力和组织能力较强。第三，进一步改进计算机控制系统的配置，这样对计算机的各项性能上都有所提高，比如可靠性、稳定性、快速性和维修检测的便利性等。紧跟着计算机的发展，不断改进计算机的控制系统，轧钢系统要求在不断发展过程系统的同时，也要配合管理机制的发展系统，这样才能保证管理机与控制机的控制系统稳定的结合起来，从而形成分级集成控制系统。第四，使控制系统不断优化。最优控制是指全面考虑到机电设备、控制系统和工艺的互相条件，全面考虑各项条件，就能最终达到生产过程的稳定、优质和高效。这是一个较为复杂的过程，因为为此过程中受到客观和主管等各种变化因素的影响，有些因素还没有能够达到量化的水平，能够量化的因素也要不断的完善和改进，这样才有可能达到最好的生产效率。

总之，现代的轧钢生产正在向着高效化、大型化、连续化和自动化方向快速的发展，社会生产要求轧钢技术越来越高，所以为了适应社会发展的需求，要时刻关注轧钢技术的进一步发展，当然更多的专业型人才是必不可少的。

2 轧钢技术改进的工艺流程

2.1 工艺流程

原材料——加热——轧机开坯——切头——立平交替连轧——横移——锯切——冷却——整理

2.2 轧钢对电控系统的技术要求

第一，连轧机组直流电的电控装置应该采取磁场可逆方式实现低速和正反方向的运行过程。第二，直流调速系统使用全数字直流调速装置来控制，最终形成双闭环的调速系统。第三，对于调速系统的控制需要通过CBP通讯板，配合其他的装置，通过网络来传递控制信息和故障的信号。第四，轧机控制的指标归结为以下：调速范围定位1：20；静态速降为不大于0.02%；动态速降不大于1.0%；调节精度不小于0.01%；动态速降的恢复时间不大于300ms。

2.3 轧钢对自动化部分的要求

采用网络控制，可以减少连接电缆的消耗；单机架的调节应该改选用手动微调实现；机架间的控制使用级联调控制；轧制表要进行不断的重新设定和修改；机架之间采用微张力来实现控制。轧机的正反控制使用正反爬行控制的方法；在润滑、液压和冷却水等的联锁控制中，应该设定综合的故障报警系统；注意轧机的启动和停机以及紧急停车的控制。

3 控制系统

3.1 轧线的两级自动化控制

轧线自动化控制采用两级自动化的控制系统，对于一些控制信息和系统状态信息都要通过各自的监控网、传动网和分布的I/O网交换，这样通过3级通讯网络进行联接，最终形成并行运算、集中管理机制、分散控制和资源共享的计算机控制系统。

3.2 人机界面对连轧设备控制的实现及仿真

监控组态软件可以提供友好的人机交互界面，现在强大的通讯功能为轧钢的人机系统提供了有力的保障，适合开发上位机的控制系统。现代的自动化控制系统可以分为两层，分别为：人机接口与PLC之间的网络，能够实现彼此间的信息交换；PLC与各自的远程I/O站之间和调速传动之间的通讯网络，这一层主要完成PLC把设定参数和控制指令传送到各调速传动系统，最终达到收集各调速传动系统的状态和电气参数送到人机接口的CRT上显示。

3.3 PLC实现速度级联控制及微张力控制

轧钢主要的PLC的CPU要有强大的浮点运算功能，运算速度快，并且运算的周期短，这样才能达到控制系统需要的快速性，通过PLC编程，就能将速度级联控制的数据快速的传入控制系统，这种方式能够被控制的进度和速度，并且稳定性较好。微张力控制采用的是转矩记忆的方法。此过程中所使用的的直流传动装置输出量可以被采集，传统的轧机组都是弱磁调速，点数电流和转矩的关系在弱磁区域不成比例关系，所以采用的是转矩记忆法，此种情况电流记忆法是不能完成的。

3.4 传动系统的仿真观测

3.4.1 单机仿真观测

运用监控仿真软件对每台电机的运行亲陆昂进行在线的仿真检测，通过观测，对相关不恰当的参数进行修改和调试，这样电机就能在最佳状态下运行和工作。

3.4.2 轧机仿真观测

轧机的仿真观测是利用网卡实现与PLC的通讯。

4 结束语

轧钢自动化就是指对轧钢的过程使用自动化进行控制，这种自动化的控制，能够实现高速和高精度的轧制。当然也需要计算机来配合完成高速准确的控制过程。此过程的自动控制室设计员按照需要进行安排和设计的。传统的轧钢过程有很短缺点，不能完成现代社会对轧钢的要求，在轧钢过程加入了自动化的控制系统，克服了轧钢技术中要求的高精度、高效率和稳定生产的要求，但是自动化控制过程是需要有专业的人才才能达到既定的效果，自动化与计算机具有很大的联系性，所以也需要轧钢自动化控制系统与计算机技术的实时更新。

参考文献

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[2]奚世峰.连铸机电气自动化控制系统的设计与实现[J].科技传播，2013.

[3]韩香慧，张笑虹.高速线材生产自动化控制的改进与提高[J].金属世界，2009.endprint