基于我国钢铁冶金电气技术与自动化控制程序的改造运用

刘海平

摘 要：自21世纪以来，我国科学技术发展非常迅猛，尤其是在智能和信息技术方面的发展，这对钢铁冶金电气设计中的自动化控制技术是一次变革，使复杂的电气自动化控制体系的控制策略和控制算法得到改进，使数学模型加上自适应修正，从而促进自动化控制体系能够自我适应环境变化并做出相应的改变。本文主要介绍了电气自动化控制系统中的自动厚度控制技术以及其自动化控制程序的改造运用研究。

关键词：钢铁冶金；电气技术；自动化控制

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）14-0054-01

随着信息科学技术和生产力水平的不断进步，自动化控制技术也得到了飞快发展，现已渗入人们的日常生活和生产活动中。其中，钢铁冶金行业的电气自动化控制技术尤为明显。钢铁冶金电气设计中的自动化控制技术不仅节约了人力资源，而且在很大程度上提高了钢铁冶金的生产效率和铲平质量。钢铁冶金电气设计按照自动化的标准设计不仅可以满足客户对产品不同品种和规格的需求，也可以使钢铁冶金企业能够在有限的交货期限内生产高质量的产品[1]。所以，钢铁冶金行业要不断开发新的电气自动化控制技术，从而提高我国的钢铁冶金行业的综合竞争力，促进钢铁冶金电气设计中的自动化控制技术的快速发展。

1 冶金电气自动化特点

我国钢铁冶金行业电气自动化控制起步比较晚，现在的自动化控制技术水平与国外相比还比较低，大部分的钢铁冶金行业反映冶金生产技术内容涉及比较广泛、冶金生产工艺太复杂和冶金生产对电子技术的高依赖性等特点使得钢铁冶金电气设计中的自动化控制技术迫切需要改进和创新。

1.1 冶金生产技术内容涉及广泛

冶金生产涉及的环节比较多，内容也比较广泛，技术涵盖面很大，属于流程型生产。该生产过程包括物理变化和化学变化，存在各种不确定性因素和突变因素，涵盖环节多且连续性强的工艺，因此冶金生产过程的技术非常复杂，需要严格控制生产原料比例、监控物理变化参数和环境化学参数等生产技术条件，防止其发生波动，从而保证钢铁冶金生产的安全顺利运行[2]。这同样要求了电气自动化控制系统能全方位的控制生产的全过程，从而满足生产过程安全，冶金产品质量高等生产控制和管理需要。

1.2 冶金生产工艺复杂

应用在钢铁冶金生产过程中自动控制技术比较复杂。为了实現电气自动化控制系统覆盖钢铁冶金生产全过程，必须使机械设备的硬件与软件互相配合，在不同的生产要求和操作环境使用不同的硬件与软件配合操作方案，从而促进机械设备高效率运作，最终实现生产过程优化的目的。因此，为了真正实现生产效益提高的目的，设备操作技术人员必须全面掌握专业的知识和设备操作技术。

1.3 对电子技术依赖性强

钢铁冶金生产为了提升其自动化控制的要求，整个过程都涉及到电子技术的使用。如通过应用电子技术的原理使用传感器来完成信号采集，使用控制器来完成信号监控、转换和结果运算等操作，从而实现钢铁冶金生产的全自动化过程。

2 自动厚度控制

基础自动化级中最重要的是自动厚度控制（AGC）[3]。由于来料厚度、温度变化、张力变化、轧辊转速变化、辊缝变化、机械性能波动等影响因素会通过引起轧制压力的变化而使带钢厚度产生变化。温度升高，变形抗压会减小，从而导致轧制压力减小，轧机弹跳下降，板厚度变薄；来料厚度减小，会使压下量减小，从而导致轧制压力减小，轧机弹跳下降，板厚度变薄；张力增大，会使变形抗压减小，从而导致轧制压力减小，轧机弹跳下降，板厚度变薄；轧辊转速主要受摩擦系数的影响，摩擦系数减小，会使变形抗压减小，从而导致轧制压力减小，轧机弹跳下降，板厚度变薄；原始辊缝减小，板厚度变薄。因此，钢铁冶金生产过程中实现自动厚度控制具有非常重要的意义。

2.1 自动厚度控制原理

自动厚度控制是指连续测量带钢轧出厚度，主要借助辊缝仪和压头等测厚仪或传感器。然后求出实际测量的厚度与给定厚度之间的的厚度偏差信号，通过钢铁冶金生产的控制回路和装置以及计算机的程序功能来调整压下位置和轧制速度，从而实现把厚度控制在偏差允许的范围内的手段。实现厚度自动控制的系统就被称为自动厚度控制（Auto Gauga Control，AGC）。

2.2 自动厚度控制组成部分

为了控制轧件厚度，压下或轧辊转速的改变一般要经过一系列复杂的过程实现。这些过程需要建立各种环节的调节模型，因此，现在的自动厚度控制体系一般由测厚部分、厚度比较和调节部分、辊缝调节部分这三部分组成。

（1）测厚部分。测厚部分主要是用来检测得到的轧件实际厚度。热连轧主要采用X射线和7射线的非接触式两种测厚仪，冷连轧不仅可以X射线和7射线的非接触式两种测厚仪，还可以采用滚轮式接触测厚仪。厚度控制系统主要通过一次信号检测来对系统进行精确的控制。当监测信号越迟钝时，相应的惯性调节就越大。（2）厚度比较和调节部分。厚度比较和调节部分主要是将轧件的实际检测厚度与给定厚度比较，取出厚度偏差信号，然后根据具体情况和要求，通过计算机程序功能调节压下位置和轧制速度使厚度变化在最大偏差允许的范围内。（3）辊缝调节部分。辊缝调节部分主要是根据计算出的钢弹跳量大小和辊缝调节信号，按照辊缝调节量与厚度控制之间的一定比例关系调节辊缝，从而达到减少甚至消除轧件厚度偏差的目的。

2.3 自动厚度控制程序的改造运用研究

经研究发现，自动厚度控制模式和算法比较多且复杂，而且实际得电气自动化控制系统通常包括多种控制模式，因此，要不断改进自动厚度控制技术的控制算法、结构和策略。张进之等[4]通过采用DAGC方法改进西门子厚度控制模型后，不仅可以使调节参数更加简单化，而且可以提高厚度控制的精度。马东[5]通过忽略所有修正之和和厚度偏差死区设置等方法优化了自动厚度控制算法，并证明改进后的控制算法不仅可以简化设定过程，使设定一步到位，而且提高了板带的厚度偏差精度。

3 结语

冶金电气设计中的自动化控制技术本身是个复杂的过程，它的应用对钢铁行业的生产至关重要。先进的电气自动化控制技术的应用不仅可以生产更加稳定、标准的高质量产品，提高生产效率，而且可以节省人力资源和保证钢铁冶金厂安全运行。

参考文献

[1]孙彦广.我国冶金自动化技术进展和发展趋势分析[J].自动化博览，2008（Z1）：16-19.

[2]张礼.电气自动化在冶金工业控制技术领域的应用研究[J].价值工程，2015（2）：24-25.

[3]王正林.中国冶金自动化技术发展状况与趋势分析[J].自动化博览，2009（5）：46-47.

[4]张进之，马鹏翔，胡松涛.采用DAGC方法改进引进的厚度控制数学模型的研究及实践[J].冶金自动化，2008（5）：42-45.

[5]马东.带钢热连轧AGC自动厚度控制的应用与研究[D].东北大学，2003.