龔小良

摘? 要：酸軋機組在煉鋼生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛，其自動化運行控制精度對產(chǎn)品的質(zhì)量性能參數(shù)具有一定的影響，因此如何提升設(shè)備自動化水平并提高控制精度，對提高軋鋼產(chǎn)品質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實意義。該文首先分析了酸軋機組的自動化運行工藝流程，并有針對性地提出了酸軋機組自動控制系統(tǒng)中的主要被控目標，并提出了控制策略實現(xiàn)和優(yōu)化提升的解決方案，以期為我國軋鋼自動化領(lǐng)域的高質(zhì)量發(fā)展提供一些有價值的參考借鑒。

關(guān)鍵詞：酸軋機組;自動化;控制系統(tǒng);控制策略

中圖分類號：TG334.9? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

近年來，為了更好的適應(yīng)冷軋板材市場激烈的競爭需求，很多鋼鐵企業(yè)都對設(shè)備進行了優(yōu)化升級，這也促進了自動化控制技術(shù)在軋鋼領(lǐng)域更加廣泛的應(yīng)用，高響應(yīng)度和高精度的自動控制系統(tǒng)用于酸軋機組后，能夠有效提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，提高了鋼材成材率，對提高企業(yè)經(jīng)濟效益發(fā)揮著積極作用。

1 酸軋機組自動運行工藝流程分析

酸軋機組自動運行工藝流程首先要進行酸洗段開卷、校直、焊接、酸洗、漂洗和切邊，然后進入張力輥、糾偏單元后，進入軋機，然后在飛剪處進行焊接作業(yè)，最后完成第一卷帶鋼的軋制工序，與此同時，下一卷需要進行軋制的帶鋼前端插入卷取機芯軸，實現(xiàn)每卷帶鋼地連續(xù)軋制工作[1]。在上述的工序流程中，自動控制系統(tǒng)需要控制鋼帶穿帶、軋制、甩尾和卸卷整個加工過程，并依據(jù)預(yù)先編制完成的控制策略，對軋鋼的推進速度、軋制壓力和張力進行精確控制，從而確保機組安全穩(wěn)定的實現(xiàn)連續(xù)運行生產(chǎn)，上述機組生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

2 酸軋機組自動化系統(tǒng)主要控制策略分析

2.1 軋制速度控制策略

軋制速度控制是酸軋機組自動化系統(tǒng)中的主要內(nèi)容，其功能包括根據(jù)原材料鋼種特性、帶鋼外形尺寸和厚度等參數(shù)，計算出機組運行的軋制速度，并根據(jù)計算結(jié)果給機組內(nèi)各個軋機分配限速度，然后將各個線速度折算成軋輥的角速度并發(fā)送給機組的主驅(qū)動電機控制器，驅(qū)動電機控制器根據(jù)收到的轉(zhuǎn)速信號實現(xiàn)機組軋輥的調(diào)速，利用完善的速度控制策略，能夠提升酸軋機組材料的適應(yīng)性，對不同材質(zhì)和尺寸的鋼種都能進行高效精確的生產(chǎn)加工，軋制速度自動調(diào)節(jié)邏輯流程如圖2所示[2]。

除軋制速度自動調(diào)節(jié)功能以外，控制系統(tǒng)還需要具備手動速度控制功能，操作臺軟件需要具備以下的按鈕功能，以 此來實現(xiàn)酸軋機組速度調(diào)節(jié)功能，功能按鈕說明見表1。

2.2 自動減速控制策略

在酸軋機組軋制運行時，如果需要對帶鋼進行剪切或?qū)θ毕輩^(qū)域進行修復(fù)時，控制系統(tǒng)需要進行減速運行控制，減速運行控制周期與軋輥初始運行速度密切相關(guān)，減速斜率設(shè)置應(yīng)根據(jù)當(dāng)前軋輥的運行速度計算并設(shè)置，當(dāng)減速控制完成時，需要有提示燈進行反饋。在減速控制運行過程中，系統(tǒng)將屏蔽加速控制按鈕，但手動停機功能依然有效[3]。

2.3 鋼卷上料自動控制實現(xiàn)策略

酸軋鋼卷上料入口是通過上下線分別上卷來保持酸軋線的連續(xù)軋制，上下線鋼卷小車所有的傳感器、編碼器都掛在一個子站上，DP線走線復(fù)雜，接口也多。當(dāng)其中一段或一個網(wǎng)絡(luò)接口有問題時，就會造成整個子站掉站，影響整個生產(chǎn)線。而且查找網(wǎng)絡(luò)故障需要對所有線路和編碼器進行排查，處理故障需要大量的時間，嚴重影響了生產(chǎn)節(jié)奏。把子站下掛的所有編碼器、位移傳感器通過OBT連接，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)故障時，只會影響這個OBT而不會影響這段網(wǎng)絡(luò)，不會造成整條生產(chǎn)線停機。并且通過觀察那個OBT報錯，可以對這個OBT下掛的編碼器進行詳細檢查，不需要對整個子站的所有編碼器進行排查，減少了處理網(wǎng)絡(luò)問題的時間。把子站下掛的編碼器通過OBT進行分流下掛，使網(wǎng)絡(luò)更加穩(wěn)定，提高了處理網(wǎng)絡(luò)故障的效率。

3 基于PLC的酸軋機組自動化系統(tǒng)設(shè)計

PLC是可編程邏輯控制器（Program Logic Control）的縮寫，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域，酸軋機組的自動化設(shè)計可以以PLC為核心控制器，配合HMI界面完成系統(tǒng)的自動化運行與監(jiān)控功能。以德國倍福CX系列PLC控制器為例，其具有靈活的I/O板卡配置，可以根據(jù)機組的實際特點選配開關(guān)量、模擬量和各種總線通信模塊，PLC控制器開發(fā)軟件采用TwinCAT軟件，該軟件集成了多個通用函數(shù)塊，可以進行精確地伺服運動控制，非常適用于酸軋機組自動化系統(tǒng)設(shè)計，軟件模塊從簡單的邏輯例如and、add和or函數(shù)，到復(fù)雜的gmc（通用運動控制）函數(shù)，均能實現(xiàn)，編輯程序可以采用基于邏輯文本的ST語言和可視化邏輯梯形圖等多種編程語言，通過軟件編譯器進行代碼優(yōu)化，最終生成可執(zhí)行代碼下載布置到PLC中運行。此外，CX系列PLC集成了嵌入式人機界面開發(fā)環(huán)境，可以安裝WinCE等嵌入式操作系統(tǒng)，支持數(shù)據(jù)顯示、圖形按鈕和簡單的數(shù)據(jù)庫功能，酸軋機組人機界面的圖形界面應(yīng)包括過程數(shù)據(jù)、狀態(tài)跟蹤、故障報警、歷史查詢等功能，便于操作人員實時監(jiān)控。

4 結(jié)語

綜上所述，酸軋機組的自動控制系統(tǒng)功能主要包括軋制速度的控制、自動減速控制、鋼卷上料控制以及張力控制等部分。在設(shè)計自動化系統(tǒng)時，應(yīng)該嚴格根據(jù)酸軋機組的運行工藝流程制定控制策略，可以利用高可靠性和高精度的PLC作為系統(tǒng)的核心控制器，并利用工業(yè)現(xiàn)場總線將控制系統(tǒng)組成一體化網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)酸軋機組的自動化運行，以此來提高軋鋼企業(yè)的生產(chǎn)效率。

參考文獻

[1]劉東.酸軋機組聯(lián)機活套張力控制研究與改進[J].中國冶金，2013，23（9）：41.

[2]王國棟.中國鋼鐵軋制技術(shù)的進步與發(fā)展趨勢[J].鋼鐵，2014，49（7）：23.

[3]師玲萍.基于自動化生產(chǎn)過程中PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].電子設(shè)計工程，2016，24（19）：113-116.