【摘 要】介紹了唐鋼冷軋薄板廠2#連續(xù)熱鍍鋅生產線帶鋼的自動控制系統(tǒng)，其自動控制系統(tǒng)采用了西門子自動化產品，本文就其系統(tǒng)配置和特點以及張力控制作一闡述。

【關鍵詞】熱鍍 自動控制 西門子

熱鍍鋅鋼板作為防腐涂層產品，在我國建筑、家電、汽車等領域，應用的廣度和深度不斷擴大，是國民經濟建設中常用的、基礎的、節(jié)能環(huán)保的循環(huán)經濟用材。各級用戶對熱鍍鋅產品提出了更高的質量要求，為了滿足這一要求，熱鍍鋅機組的自動控制系統(tǒng)必須具備如下特點：全數字化，高速度、高精度、高響應；可靠性高，免維護性強；三電一體化，效率高，投資省；兼容性強，開放性好，便于開發(fā)和發(fā)展。

我廠熱鍍鋅機組于2005年順利實現熱負荷試車一次成功，目前正處于生產過程中，其自動控制系統(tǒng)采用了西門子自動化產品，本文就其系統(tǒng)配置和特點及張力控制作一闡述。

一、工藝簡介

唐鋼二鍍鋅生產線由法國克萊西姆公司負責總體設計，關鍵設備從法國、美國引進，最高工藝速度可達到120米/分鐘，設計年產熱軋鍍鋅鋼板50萬噸，產品規(guī)格為0.8～5.0mm×820～1650mm；主要設備有2臺開卷機、1臺窄搭接焊機、入口活套、布里克蒙臥式退火爐、鋅鍋及氣刀、冷卻段、光整機、拉矯機、鈍化系統(tǒng)、出口活套、涂油機、飛剪、2臺卷取機。

二、系統(tǒng)配置

（一）概述

基礎自動化系統(tǒng)采用SIMATIC S7-400可編程邏輯控制器（PLC），包括機架、電源模塊、中央處理單元（CPU）、信號模塊、接口模塊、功能模塊、通訊模塊等。

人機接口（HMI）采用Server/Client結構，由1臺服務器、若干臺客戶機以及相關網絡設備組成。服務器管理著過程通訊、數據存貯以及與客戶機的通訊；客戶機作為操作站，顯示從服務器發(fā)出的數據，接受操作員的輸入，并將它傳送至服務器。人機接口軟件采用WinCC，包括服務器版、運行版和開發(fā)版。

系統(tǒng)網絡采用三級架構，HMI服務器與PLC之間通過工業(yè)以太網（TCP/IP，ISO/OSI）進行數據通訊，其最大通訊速率為100Mbps；HMI服務器與客戶機之間通過以太網（TCP/IP）進行數據通訊；現場總線采用當今最重要的標準Profibus-DP，其數據傳輸速率為9.6K～12Mbps，傳動裝置配有CBP2通訊模塊與PLC進行通訊。

傳動控制系統(tǒng)采用現代矢量控制（VC）的代表SIMOVERT MasterDrives 6SE70變頻裝置，主要由公用整流器、直流母線以及逆變單元三部分組成。

（二）配置特點：應用軟件編制采用單元結構

熱鍍鋅機組的應用軟件編制分為不同的單元，每個單元完成相應的功能，使軟件可讀性好，結構清晰，易于修改和維護。

1.機組協調控制（Line Coordination Control，LCO）

LCO主要功能有：操作模式處理；機組啟動和運行聯鎖條件的檢查確認；操作指令及設定值的選擇和下達；輔助傳動控制命令的產生；穿帶、甩尾、定位等自動順序控制；傳動的接通、關斷控制及狀態(tài)監(jiān)視；成組及單獨點動操作；帶鋼位置監(jiān)視等。

2.主令速度生成器（Master Ramp Generator，MRG）

MRG主要功能有：速度和加速度斜坡的產生；根據LCO的設定進行帶鋼尾部的自動減速以及帶鋼的自動定位；張力的斜坡處理及開卷機、卷取機、活套、張緊輥等的張力控制；靜張力和運行張力的自動處理；帶鋼的斷帶檢測；等。

3.儀表控制（Instrumentation and control，IC）

本機組采用西門子SIMATIC S7實現儀表控制功能，用于儀表控制的CPU安裝在與跟蹤系統(tǒng)CPU相同的框架上，其控制范圍包括清洗段、濕平整及高壓清洗系統(tǒng)、后處理段。IC主要功能有：溫度、流量、壓力、液位、電導率的控制和監(jiān)視。

4.物料跟蹤（Material Tracking，MTR）

MTR可實現對其跟蹤區(qū)域內運行的所有帶鋼上的特殊點（如焊縫、缺陷等）的精確位置跟蹤及其鋼卷數據的精確跟蹤，還能為機組的其他控制設備激活新的設定值，并統(tǒng)計匯報機組的生產數據。

三、張力控制

（一）張力輥的控制

張力輥有速度控制和張力控制二種控制方式。

1.張力輥的速度控制方式

本機組中，1號、4號、6號以及10A號張力輥分別是入口段、工藝段、平整段以及出口段的主令速度輥。在速度控制方式下，要求張力輥組的多個傳動輥的作用力一致，輥的速度要實時保證同步。采用標準的雙閉環(huán)速度控制系統(tǒng)予以實現，速度環(huán)不允許飽和。

2. 張力輥的張力控制方式

除主令速度輥以外，其余張力輥均為直接張力控制。將張力調節(jié)器的輸出疊加到速度設定上，使速度環(huán)飽和，即速度環(huán)之外為張力環(huán)，張力調節(jié)器和速度調節(jié)器均為比例積分形式，以此來保證各個傳動輥的轉矩輸出一致。

（二）拉矯機的控制

平整段出口設置有兩彎兩矯形式的拉矯機，其目的是獲得良好板形，改善材料各向異性，消除屈服平臺，阻止滑移線形成。前后張力輥的傳動方式為單獨驅動，控制方式有延伸率控制與張力控制。

1.張力控制模式下，前后張力輥之間無速度差，為張力輥直接張力控制方式。

2.延伸率控制模式下（延伸率定義同平整機），前后張力輥之間有了因為延伸率而產生的速度差，拉矯機入、出口側各安裝有1個PLG，分別對每個測量周期的帶鋼長度進行計數，這樣就可確定帶鋼長度，并計算出延伸率的實際值。

四、結語

唐鋼冷軋二鍍鋅生產線通過西門子自動化控制，保證設備正常運行。

參考文獻：

[1]徐秀清，王順興.連續(xù)熱鍍鋅工藝進展與展望[J].表面技術.2007，36（1）：228-230.

[2]張萬忠，劉明芹.電器與PLC控制技術[M].北京：化學工業(yè)出版社，2003.