轧钢电气自动化控制系统改造技术分析

孙宏亮

摘要：轧钢电气自动化控制系统的加工精度、生产连续性、能耗水平以及人机交互方式等决定了生产质量和效率，硬件设备、通信技术以及可编程控制技术的进步对轧钢电气自动化系统的改进创造了空间。以下就针对软件系统、硬件设备以及控制系统的角度出发，研究轧钢电气自动化控制系统的改进要点和技术。

关键词：轧钢;电气自动化控制系统;改造技术

引言：

轧钢电气自动化控制系统主要包括传动、切割、轧组等硬件设备，同时涵盖了可编程控制器、软件交互系统以及通信系统，该系统的改造升级重在提升加工过程的连续性、降低能耗、提升精度以及人机交互的便捷性。

一、轧钢电气自动化控制系统的应用现状及改造关键点

（一）应用现状分析

轧钢可分解成多个步骤，其流程化的特点非常明显，而这种特点符合电气自动化控制系统的应用场景。无论热轧，还是冷轧，现阶段都具有成熟的工艺流程、配套的电气自动化控制设备以及信息化控制系统。从发展方向看，电气自动化控制系统要在三个方面具备更加优异的能力。第一，降能耗、提效益。钢材加工对煤炭、水资源以及原材料的消耗都非常巨大，并且轧钢是一种高产能的产品，如要获得长期的发展空间，就必须优化轧钢工艺流程、降低轧钢生产线能耗水平和污染水平，而这些工作的推进都和轧钢自动化控制系统密切相关[1]。第二，提升加工质量和产品性能。钢材的性能直接决定了其市场价格和销售量，轧钢电气自动化控制系统中融入了轧钢的核心工艺，因此，在技术改造中必须以提升轧钢加工质量和精度为重要的方向。第三，进一步提升自动化水平，减少人工模式。自动化控制系统自然要尽可能突出其自动化水平，现代的加工制造业都在朝着无人化、连续化的模式而发展，轧钢技术改造也要以此为目标。轧钢的系统展示可参考图1。

（二）技术改造的关键点

1.优化数学模型。电气自动化控制系统利用特定的数学建模来模拟整个加工工程，其中要对钢材的张力、摩擦力、机械設备施加的压力以及切割的长度等做出有效的控制，钢材加工精度和质量在很大程度上决定于数学建模的效果，因此，在技术改造的过程中应该尽可能优化数学建模，从加工精度和生产过程的连续性方面加以提升。

2.完善检测和变换系统。轧钢生产线要具备模块化、多元化的加工制造能力，同一条生产线经过适当的改造就可满足不同产品的加工需求，因此，在技术改造中要将其配套的变化能力作为重点内容，同时还要为系统提供多元化的质量检测能力，完善的变换功能和检测功能是系统改造过程中不可忽视的内容[2]。

3.升级软件系统和功能。轧钢自动化控制系统中利用计算机软件界面来显示整个加工工艺，管理人员可直接在软件界面上操作系统中的设备，观察加工过程中的各项参数，软件系统是工程技术人员和自动化控制系统的交互渠道，在技术改造中要不断根据设备功能变化升级软件系统。

二、轧钢电气自动化控制系统的改造技术

（一）软件升级

在轧钢自动化系统的技术改造中可能会产生新的功能，或者原有的控制过程会发生一定的变化，软件系统的主要功能是将整个轧钢工艺流程以信息化、界面化的方式呈现出来，便于工程技术人员观察和控制。因此，系统控制过程的变化应该在软件界面上有所显示，在技术改造的过程中要升级软件系统，使其更加客观、准确地反映出系统的现状，并且在操作层面更加人性化。

（二）硬件改造

为了提升轧钢的精度和质量、降低能耗水平和故障率，轧钢工艺生产线应该根据以往的生产情况不断优化、升级和改造其硬件设备，例如，在坯料入炉加热这一工艺环节采用燃烧效率更高、环保水平更好的加热设备。粗轧、中轧以及精轧这三个环节直接决定了轧钢的整体精度和质量，在技术改造中应该选用更加先进的设备，提高影响水平。实际上，硬件的改造关系到能耗、成本控制、成品质量等关键点，如果硬件水平没有获得较大的提升，技术改造的就谈不上成功。

（三）控制系统改造

两级自动化控制系统是轧钢生产线上采用的主要控制工艺，技术人员的操作界面上要实时显示系统状态信息和控制信息，而这些信息借助专门的光纤通信网络或者其他类型的网络线路传输给系统管理后台。

还有人机界面改造内容。随着轧钢工艺生产线自动化水平的改造和提升，人对生产设备的直接操作开始进一步减少，系统借助可编程程序、微机控制等实现自动化管理和运行，但管理人员依然要对其运行情况以及轧钢过程中的各项参数开展严格的监督，人机界面正是为了这一需求的设计和开发的，技术改在中必须加强人机界面和可编程控制器（PLC）之间的信息交互能力，工程技术人员借助人机界面即可方便的设置PLC的运行参数。另外，I/O通信站还应该具备良好的远程连接能力，便于技术人员的操作和管理，而这些都是改造过程当中的重点内容[3]。

提升控制系统的运行速度和微张力控制也是其中的一项重要工作。自动化控制系统的核心是可编程控制器，并且随着系统的升级，控制器的计算需求大幅提升，这就要求必须加强控制器CPI的计算能力。微张力控制关系到系统加工精度，传统轧机组的弱磁调速控制模式难以实现扭矩的精确调节，因而在系统改造中采用扭矩记忆法，其优点在于实时收集直流传动装置的能量，然后根据其强度实时调节扭矩大小，进而实现高精度的微张力控制。

接下来是传动系统仿真改造部分。轧钢自动化电气控制系统中设置有较多的电机设备，其主要作用是传动，如坯料传动等。电机的运行状态直接关系到系统运行的流畅性，单机仿真改造可利用现代化的监控设备在线监控和模拟电机的运行状态参数，进而便于技术人员对其开展观察和调节[4]。另外，轧机是粗轧、中轧和精轧的核心设备，仿真监测中还要加强对轧机的在线模拟和监控。

三、结束语

轧钢自动化电气控制系统中包括轧组、传动装置、电机、控制软件、可编程控制器等多部分的组件，对其实施技术改造时要突出重点，硬件设备直接关系到加工质量，将可编程控制器和系统后台联系起来，可形成高精度的加工控制效果。针对传动装置设计仿真控制系统，能够提升其运行的稳定性。

参考文献

[1]赵艳珍.轧钢电气自动化控制系统改造技术及其应用分析[J].南方农机， 2020，v.51;No.360（20）：175-176.

[2]孙浩.轧钢电气自动化控制系统改造技术分析[J].数码设计（下），2020， 009（002）：41.

[3]王永霞.探究轧钢电气自动化控制系统改造技术及其应用[J].内燃机与配件， 2018， 275（23）：200-201.

[4]李锋.浅析轧钢电气自动化控制系统的改造技术运用[J].百科论坛电子杂志， 2018，000（021）：236.