冷轧自动化过程控制的研究综述

车占平（本钢浦项冷轧薄板有限责任公司，辽宁　本溪　117000）



冷轧自动化过程控制的研究综述

车占平
（本钢浦项冷轧薄板有限责任公司，辽宁本溪117000）

摘要：现代生产制造行业中，采用相应的数学模型、计算机控制系统及相应编制程序等进行了合理利用，实现预定变量的控制，协调整个轧制过程自动化操作的进程。现阶段，随着制造业对冷轧钢板的质量要求越来越高，相应的计算机控制系统建设要求越来越高。本文对冷轧过程的自动化控制、软件系统等进行了分析，并对操作维护相关注意事项进行了概述，旨在为相关制造生产提供一定了理论基础。

关键词：冷轧自动化；过程控制；研究综述

0　引言

冷轧过程一般在室温下进行操作，对钢材进行轧制的一个制造加工流程，原材料一般是4mm以下的热轧薄板，经过自动化加工轧制成为所需厚度的钢板，属于生产制造行业中的高端材料，由于现阶段对轧制成品的要求越来越高。因此，冷轧自动化过程的要求越来越高、技术工艺相应成为关键问题，是冶金制造业中的重要加工工艺。现阶段，冷轧生产线的精度、效率、操作稳定性等诸多要求使得相应的计算机控制技术需要进一步提升。

1　冷轧自动化部分

冷轧生产控制系统根据功能属性不同，大体分为两级控制系统，一级控制为设备控制，二级控制为过程控制，俗称过程控制自动化，二者通过系统之间的网络实现数据传输，具体介绍如下：其一、一级控制，也是基础控制阶段，通过对过程变量进行维持给定数值控制、协调整体工艺流程、实现自动化操作的控制。该阶段对设备的速度、位置等进行信息采集并控制，保证整个工艺流程的出入口可以实现自动控制，从而保证成品材料的尺寸大小、物理性能等符合要求。该系统的设计需要符合液压系统控制要求、数据通信传输功能及物料跟踪效益。其二、二级控制，该过程通过对物料的跟踪实现工艺流程正常运行，通过数学模型得出相应的控制压力，根据需要对产品质量进行控制，形成工艺流程的生产报表、质量报表等数据，完成操作流程的监控任务，该过程控制在钢卷称重后脱离生产线即完成。

2　一级控制系统

基础自动化系统的主要功能如下：在线生产各模块之间的传动控制、相关仪表的开闭环设置、采集信息、向二级系统输入信息等，现代自动化过程具有人性化的特点。一般可以实现操作界面一体化、简洁化的特点，对流程的操作、维护十分方便。同时系统中自带相应的数据库、图形库、相关属性模型等，是建立在现有理论基础之上的计算机操作控制系统。

3　二级控制系统

（1）软件系统。该系统通过相应模块功能，完成协调整体、数据传输、进程间通信的任务，控制生产线完成各种指令操作，由于两级系统的数据形式不一致，一级数据传输至二级时，需要在缓冲区进行单位换算，二级机触发工艺流程的事件监控，实现对一级机信号的监控，向分配器传输所得信息，应用程序完成后响应并返回。

（2）应用软件。其一、位置跟踪子系统，功能体现在对钢材在工艺流程中的位置进行实时监控，响应一级机的断带信号，并对操作人员进行第一时间提醒；其二、换辊管理，更换工作辊、支撑辊时，将相关数据进行收集、录入操作；其三、计划管理，根据主管人员在二级机中录入的生产计划进行相应的操作施工；其四、停机，对相关停机操作进行监控、记录、管理；其五、报表，轧机正常工作过程中，根据需要进行质量、产量等相关报表；其六、画面，操作管理人员根据操作界面进行数据录入、材料位置跟踪、设定、断带故障处理等相关操作，实现便捷方便的操作控制。

（3）二级控制机的规程计算。根据信息指令，轧制进程可对入口钢卷的材料进行原始数据检索，在成品技术、工艺规范基础之上，对扎辊直径、模型参数等进行相关计算，实现自动得出结果并进行保存的目的，通过过程控制向分配器发送相应指令信息，具体分析如下：其一、给定预设值，自动化控制过程中对轧制规程的相关计算数据进行录入，构成相关控制参数，根据接收信息，对相应的各项技术指标进行预设定，预设定检索出当前轧辊数据、轧机限制和模型参数。根据标志来判断是否在穿带；其二、收集模型，钢卷进入轧机后，根据过程控制，实现监视分配器的信息采集，对穿带的实时速度进行数据采集，并分析后进行保存，建立相应数据模型；其三、自学习，为了得到功率、轧制力和前滑的校正因子，需对收集到的带钢厚度、宽度、速度、张力、轧制力等数据，利用数学模型重新进行计算，对在线采集数据和理论模型数据进行对比分析，找出校正偏差因子，钢轧制过程的每一次完成都可以保证相应采集信息激活自学习因子，对相关数据进行校正。

（4）二级控制机的维护。现阶段，随着冶金行业对加工材料质量的要求越来越高，为了保证生产效率不受影响，保证生产自动化过程正常操作、稳定运行，提高整体产品的质量、产量，需要对二级控制机定期进行维护操作，具体相关人员的维护要点分析如下：其一、增加每日巡回点检，根据生产设备运行年限、产量、工艺运行规律等，增加日常检查的强度，对潜在故障、安全隐患等问题及时进行上报处理，并进行维修检测，最大程度的避免断带现象发生，维持生产线正常运行；其二、加大定期维护工作，对于大型生产设备，必须定期进行维护工作，保证主要运行部件、相关程序控制等正常，对生产操作监控、数据库的数据更新等进行定期检查，保证正常运行；其三、硬件维护工作，根据现场情况，及时对现场的二级电能、服务器等进行定期清理；其四、软件维护工作，二级机的相关数据备份及时导出，对过期失效数据定期进行删除处理，保证计算机运行状态最佳、运行速度满足自动控制需要。

4　结语

现阶段，随着冶金行业、生产制造相关工艺设备的水平越来越高，用户对冷轧钢板的质量要求也随之提高。为了提高产品性能，轧钢相关企业对自动化控制系统的重视越来越多，旨在提高企业的竞争力，对关键设备、核心专利技术进行了充分的开发利用，提高生产线的自动化控制水平，如西门子相关系列产品在冷轧工艺自动化控制中得到了较好的应用，其开发的监控、Profbus-DP现场总线等综合性控制系统现已经得到应用普及。

参考文献：

［1］韩莉.浅谈冷轧自动化的过程控制［J］.河北企业，2015（04）:103.

［2］霍岩岩，谢海云.基于冷轧自动化技术的西门子控制系统［J］.科技视界机械与电子，2014（20）:111-112.

［3］李建平，杨红，牛文勇，王国栋. 直拉式冷轧实验机自动控制系统［J］. 东北大学学报（自然科学版），2012，33（07）:970-973.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.020