关于对热轧厂生产线电气自动化控制系统研究

丁宇

本钢板材股份有限公司热连轧厂 辽宁本溪 117000

结合热轧生产经营目标，首先要建设一条智能化、高效化、低成本的绿色热轧生产线，实现生产组织、生产设备、质量控制、效率提升、安全保障、安全生产的智能热轧决策过程，及成本控制与分析。要以关键生产线为突破口，智能制造将专注于基础自动化、无人值守、操作室集中操作控制、机器人、模型优化和三维可视化、状态检测和智能现场检测。这些技术成熟度高，易于实施，对于质量和效率提高显著，在关键产线优先实施后逐步推广到其他生产线[1]。

1 热轧厂生产线自动化控制系统的发展特点

为了更好的理解本研究的核心，对热轧生产线自动控制系统的发展特点有很重要的认识和掌握。其中主要包括以下几个方面：一是控制速度快，在很多情况下可以对机电液压系统进行综合控制和管理，更好地管理其液压控制系统的控制周期。二是控制功能比较丰富，可以集中在系统上实现相关的性能和目标，通过自动增减和有效的数据控制器，加强多个控制器的有效使用。三是各种功能相互影响，即很多功能主要集中各个功能的控制过程中，需要更好地协调各自动控制系统的功能实现。最后，在实际运行过程中，系统的各个功能能否更好地共享系统的输入输出模块，这对CPU处理系统的有效提升也有着非常重要的影响。当然，除了上述之外，系统还具有比较强的通信能力，可以更好地处理多个控制器和处理器之间的关系[2]。

2 热轧厂生产线电气自动化控制系统的功能概述

电气自动化控制系统的主要功能如下：

（1）实现生产过程的自动控制，降低劳动强度，提高生产的稳定性和效率。

（2）设备系统失效时，电气自动控制系统会报警自动关机，避免生产事故发生。

（3）对生产过程、产品质量、设备运行情况进行监控和数据分析。

（4）提高了设备系统自动控制和运行的稳定性。举例来说，利用细轧出口厚度计的测量功能，可以测量带钢厚度和中心线，实现带钢的厚度控制和校正功能。

3 电气自动化控制系统组成分析

有效把握热轧厂生产线自动化控制的实际过程，积极有效把握其自动化控制系统的相关结构也是非常关键的。总的来说，我们主要从系统组成、通信技术等不同角度对其内容进行系统分析。

3.1 系统的组成

在热连轧生产线的控制系统中，利用EGD网络使二级服务器与自动化和专用仪表进行通信。拿日本TMEIC公司的自动控制系统为例，TOSLINE网络可用于与电驱动器和执行器的自动通信。网络结构简单，系统继承不难，让所有网络设备都可以选择标准化的商品，实现设备的标准化和商业化。

3.2 通讯技术

热轧生产线自动控制系统有多个层次。控制系统中有许多控制器，如服务器、可编程控制器和许多操作系统。为了在简单的网络拓扑结构上实现高速通信，企业通常同时使用EGD技术和TCNET技术。EGD通讯技术可以实现计算机数据的快速交换，这也是一般企业在多系统间选择这种通讯技术的原因，热轧带钢生产线各部件之间的高速通讯可达20ms。采用TCNET通讯技术实现PLC控制器与计算机之间的高速数据交换，以这种方式使用的数据交换使高速控制器的通信达到了极好的状态。

3.3 传动系统

大多企业的生产线选择大功率变频传动系统，因为可以在很大程度上避免扭振和机械共振。这是因为它们是模拟量跟随控制系统，可以使冲击速度降低，逆变系统的高稳定性也是一个明显的特点，而且速度调节器还采用了抗超调控制技术，使输出整个系统不会有超调问题。由于功率因数控制技术，系统功率因数接近1，电网不需要高谐波滤波器和静态无功补偿装置[3]。这些特性使主动力传输系统更稳定，更不容易过载。在新钢种的研发过程中，主传动系统会产生一些问题，如粗轧区负电荷分布不均等。但是，即使出现了问题，主传动系统仍然可以工作，因此大功率变频传动系统可以适应恶劣的环境。

3.4 基础自动化系统

目前很多生产线使用的自动控制系统都是基于PLC，但是除了PLC控制器之外，很多企业使用V系列控制器，这使得PC、网络和高速特性得到应用。PC是V系列控制器，可以说是一台电脑，其中C3CPU模块拥有工控机的所有硬件，所以可以使用多种操作系统，也可以使用鼠标、键盘和监视此外部设备。高速是指该系列控制器具有高速扫描能力。联网实际上是基于PC的特性。通过PC控制器，可以有一个类似于电脑的网卡，方便工程师访问电脑上的控制器，从而简化控制器，让工程师更方便的使用控制器。这个V系列控制器还是属于PLC控制器的范畴，应用上的操作方法和PC的工业控制很相似。除了V系列控制器，还有一个ODG系统，可以以最高5ms的速度处理数据。

3.5 过程控制系统

热轧厂的生产线除了基本自动化系统外，热连轧生产线还可以实现高速、通信控制，在基本自动化系统中实现的许多功能也可以在过程控制系统中实现。过程控制系统可以对生产和控制数据进行录入和管理，在线收集过程和控制数据，处理收集到的信息。过程控制系统还可以计算过程自动化过程中的设定值，对整个生产线的物料进行实时位置跟踪等。过程控制系统的软硬件产品都能够更标准化的发展，这样许多公司就能够在进行热轧带钢生产的时候都是采用标准的软硬件，软硬件产品的标准化发展，让这些产品在出现故障的时候能够迅速的进行更换。过程控制系统还具有能够实现高速数据收集的功能，这是在热轧带钢生产线具有高度通讯功能的基础上进行的，这样就能够让过程控制系统能够直接进行采集，并对参数进行控制。除此之外还能够对模型计算以及自学习进行在线的反馈，这样就能够在很大程度上让模型计算的预设定精度的准确性得到提升。与传统的基础自动化功能相比过程控制系统的功能更加的全面，这也是为何越来越多的工厂选择过程控制系统[4]。在热轧带钢生产线中过程控制系统能够进行许多在线的控制功能，这些都是传统的自动化功能所没有的。除此之外模型计算以及控制管理合二为一让控制管理更好实现的同时，还让能够让工艺分析以及优化进行的更加的便捷，热轧带钢生产线的工艺维修以及优化工具能够让工程师更方便的进行维修以及维护。

4 热轧厂的生产线电气自动化控制系统的设计关键点

4.1 智能化设计

通过软件模块的设计，以自动控制系统智能设计为例，多线程在线可编程并行数据参数，PLC控制器单机控制系统为控制系统，集中控制系统和管理系统，在编辑器中，然后通过操作系统、应用软件激活智能PLC模块，在电气自动控制系统的设计中。

4.2 规范化统一设计

由于电气化控制系统广泛应用于各行各业，其标准化是促进科学合理设计的有效手段，使控制模块更好地应用于各行各业，充分实现设计中的标准化设计。总结典型的设计思想，应用于企业自动化控制的PLC控制系统，应使其设计标准化、规范化。同一企业或系统应尽可能使用同一型号或同一厂家，因为PLC接口的标准和软件兼容性强于不同厂家的PLC备件。还可以共享PLC外部设备以及工具软件，以降低成本。

4.3 加强设备散热防护工作

散热保护将影响设备的可靠性，甚至会导致设备损坏和控制系统瘫痪。其次，在设备防护中要注意设备的散热保护，及时解决设备使用中产生的散热问题，特别是大功率设备。围绕设备和散热器提供的设备应避免使用敏感的半导体隔断，以消除隐患，提高系统性能[5]。

4.4 分布式控制应用目标的实现

电气自动化通过串口线缆连接工业控制器、CPU、智能仪表、变频器、低压断路器、远程控制I/O等关键设备。分布式控制通过串行数字分支结构将智能设备通信总线与自动化系统连接起来。还将相应的I/O设备连接到现场设备，提高现场检查的效率，实现输入输出模块功能。

5 提高热连炉生产线电气自动化控制系统的可靠性

通过对热轧生产线电气自动化控制系统相关内容的系统分析和研究，明确了在实际开发过程中不断加强电气自动化系统的有效控制和相关问题的重要性，对有效提高经济效益也有非常重要的影响。由此看来，主动控制相关措施是提高自动控制系统可靠性的关键。

5.1 加强可靠性的有效设计

自动控制系统有效设计的实际过程，应积极考虑其可靠性，即充分把握控制设备的特点，研究系统控制，详细分析相关产品，结合实际控制设备方案，加强产品类型的有效优化。

在此过程中，不同产品的性能会有所不同，因此，有效地反映其设备的可靠性、经济性、实用性和产品质量保证，加强设备制造成本的降低，为了更好地提高控制设备的可靠性要求，有效地考虑系统的全面性和全面性。

5.2 选择合适的电子元器件

必须注意的是，在实际选择设备可靠性时，不仅要考虑周边环境，还要考虑技术开发和部件质量。一般而言，应充分考虑由专业制造商生产的非专利零件。如果出现部件问题，全面有效地掌握可替代产品，并积极采取第二次解决方案解决相关突发事件。

积极有效地掌握电子元器件的温湿度，充分掌握器件散热和环境湿度控制系统的有效性非常重要，为了更好的保证电子元器件的正常运行和系统的稳定安全的发展。为了更好地实现相关的发展目标，我们还应该积极优化自动化系统，有效地掌握各部件的协调程度，从而更好地控制和管理设备的可靠性。

6 结语

总之，在科学技术快速发展的背景下，电气自动化控制系统广泛的应用于工业生产中，大大的提升了工作效率，降低了劳动强度，改善了工作环境，对于企业的发展提升了经济效益。在热轧厂生产线电气自动化控制系统设计中应考虑架构组成的规范性和标准型，在运行的过程中，更应该加强智能化和可靠性研究，保证电气自动化控制系统能够安全可靠的运行。