何曉軒

（河鋼邯鋼冷軋廠，河北 邯鄲 056000）

當(dāng)前，自動(dòng)化控制技術(shù)已在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，冷軋酸洗生產(chǎn)線即是其應(yīng)用的重要方面。自動(dòng)化控制技術(shù)減少了冷軋酸洗機(jī)組運(yùn)行中人為因素的干擾，不僅降低了人員勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組運(yùn)行的無人化和少人化操作，而且提高了帶鋼張力、帶鋼速度等工藝參數(shù)控制的精確度，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

可以說，自動(dòng)化控制的應(yīng)用已成為工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，而自動(dòng)化控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)則完全依賴性系統(tǒng)中的弱電控制，其核心就是以控制系統(tǒng)的弱電來控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的強(qiáng)電，從而使各種電機(jī)、泵體等用電設(shè)備可以在系統(tǒng)的控制指令下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。本文結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)冷軋酸洗機(jī)組自動(dòng)化控制中的弱電控制及其應(yīng)用進(jìn)行了研究和探討。

1 弱電控制的分析

1.1 弱電控制的概念

在電工電子領(lǐng)域，弱電是指交流電壓在人體安全電壓36V以內(nèi)電壓，比如我們生產(chǎn)生活中常用網(wǎng)絡(luò)線路、音視頻線路等使用供電系統(tǒng)的都屬于弱電。所謂的弱電控制就是在信號(hào)控制和測(cè)量回路內(nèi)以36V的低電壓、小電流作為操作電源和信號(hào)源，來控制采用大電流的電氣設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行。

由于運(yùn)行電壓較低，采用弱電的設(shè)備和線路對(duì)絕緣性能的要求并不高，具有工作頻率高、安全性好的特點(diǎn)，同時(shí)也有利于縮小設(shè)備體積和方便布線，因此在信號(hào)回路和部分控制回路中都以弱電作為供電電源，這也是自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用弱電控制的原因。

1.2 工業(yè)自動(dòng)化控制中弱電控制強(qiáng)電的分析

工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)可分為弱電控制和強(qiáng)電控制兩部分，弱電主要為控制系統(tǒng)、信號(hào)采集與傳輸系統(tǒng)供電，強(qiáng)電主要為功率較大的電氣設(shè)備供電。自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)的傳感器會(huì)將采集的信息數(shù)據(jù)以電信號(hào)的方式傳輸至控制系統(tǒng)PLC，PLC會(huì)根據(jù)內(nèi)置的存儲(chǔ)對(duì)不同的反饋信號(hào)進(jìn)行分析和處理，確定相應(yīng)的控制信號(hào)并通過AD轉(zhuǎn)換模塊將信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；然后再將該控制信號(hào)通過I/O接口和通訊線路傳輸給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。以上為自動(dòng)控制的弱電控制環(huán)節(jié)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受到控制信號(hào)后，會(huì)按照信號(hào)指令開啟或是關(guān)閉電氣設(shè)備，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作以對(duì)某些工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

此階段為強(qiáng)電控制環(huán)節(jié)。從自動(dòng)化控制的過程來看，其核心就是以弱電來控制強(qiáng)電。弱電控制的優(yōu)勢(shì)不僅提高了自動(dòng)控制的效率，同時(shí)也使強(qiáng)電系統(tǒng)運(yùn)行更加安全、可控。

1.3 自動(dòng)化中弱電控制的特點(diǎn)

1.3.1 可靠性強(qiáng)

弱電系統(tǒng)輸入與輸出接口普遍采用光電隔離，避免了現(xiàn)場(chǎng)外部大功率電路對(duì)PLC系統(tǒng)內(nèi)部電路的干擾；并且PLC模塊和各輸入點(diǎn)均采用了性能良好的電源開關(guān)和濾波技術(shù)，從而使系統(tǒng)運(yùn)行更加可靠。

1.3.2 多元化的輸入輸出模塊

以弱電控制為基礎(chǔ)的PLC可有多種功能模塊供用戶使用，如電壓/電流、模擬量/數(shù)字量等，因而可應(yīng)用各種工業(yè)信號(hào)和開關(guān)的控制環(huán)節(jié)。包括：指示燈、報(bào)警器、電磁閥、行程開關(guān)等等。同時(shí)，弱電系統(tǒng)還為自動(dòng)化控制中多種通信模塊提供電能。

1.3.3 安全性好，使用方便

弱電控制采用36V以下安全電壓，對(duì)設(shè)備和線路的絕緣性能要求不高，對(duì)人員安全無危害，杜絕了大功率電氣直接采用強(qiáng)電控制可能造成的觸電事故，具有良好的安全性。弱電系統(tǒng)具有多種接線方式，布線更加靈活，控制臺(tái)體積較小，因而使用非常方便，可應(yīng)用于各種復(fù)雜環(huán)境下的工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)。

2 弱電控制在冷軋酸洗生產(chǎn)線速度與張力控制中的應(yīng)用

以弱電控制為基礎(chǔ)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要是對(duì)冷軋酸洗線入口段、工藝段、出口段各種電氣設(shè)備和液壓?jiǎn)卧目刂疲箮т摪凑赵O(shè)定的張力和速度要求完成開卷、矯直、切割、焊接等一系列操作。

2.1 張力輥負(fù)荷平衡控制

負(fù)荷平衡控制的作用是使各張力輥能夠按照理想的比例進(jìn)行負(fù)荷的分配，使各張力輥都能夠協(xié)調(diào)運(yùn)行，完成張力控制要求。張力輥負(fù)荷平衡控制的基本原理是采集張力輥電動(dòng)機(jī)電流信號(hào)，將該信號(hào)傳輸至控制器內(nèi)進(jìn)行比較，所得差值信號(hào)再由負(fù)荷平衡調(diào)節(jié)器輸出后給予從動(dòng)輥相應(yīng)的速度信號(hào)，使從動(dòng)輥按照該速度信號(hào)進(jìn)行運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩的控制。

2.2 開卷與卷曲張力控制

開卷機(jī)間接張力控制一般以最大力矩為基準(zhǔn)，其自動(dòng)控制的關(guān)鍵對(duì)卷徑的精確計(jì)算。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置首先會(huì)對(duì)原有卷徑和卷徑變化量進(jìn)行測(cè)量并對(duì)其差值進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果會(huì)以電信號(hào)的方式傳輸至系統(tǒng)內(nèi)。由系統(tǒng)根據(jù)初始卷徑測(cè)定值和差異來確定張力的輸出值，同時(shí)將該值傳輸至執(zhí)行電機(jī)，完成對(duì)張力的調(diào)節(jié)。卷曲張力控制與開卷張力控制原理相同。穿帶及正常開卷時(shí)，開卷機(jī)分別為速度控制模式和張力控制模式，此時(shí)系統(tǒng)由電流環(huán)調(diào)節(jié)，電動(dòng)機(jī)出于恒張力狀態(tài)。

2.3 活套小車位置控制

活套小車位置控制時(shí)根據(jù)活套卷揚(yáng)速度計(jì)算出活套到達(dá)空套或滿套時(shí)所需要的行程值，位置調(diào)節(jié)器會(huì)將位置設(shè)定值與所需行程值不斷進(jìn)行比較。當(dāng)兩值相等時(shí)就給出空套或滿套信號(hào)，該信號(hào)會(huì)實(shí)時(shí)傳輸至速度控制器，并對(duì)小車位置進(jìn)行控制。

2.4 平整機(jī)控制

平整機(jī)在入口和出口側(cè)各設(shè)置有測(cè)量裝置和PLC，對(duì)帶鋼平整前后的長(zhǎng)度和延展率進(jìn)行了實(shí)時(shí)測(cè)量。測(cè)得的實(shí)際值信號(hào)會(huì)傳輸至PLC，由PLC處理后給定相應(yīng)的軋制力和張力控制參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)帶鋼延伸率的控制。延伸率實(shí)際值和設(shè)定值之間的差值經(jīng)過限幅和轉(zhuǎn)換處理后，作為平整機(jī)軋制力的附加值。

3 結(jié)語

弱電控制是自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，為控制信號(hào)的傳輸和處理提供了保障。隨著自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展和大功率工業(yè)電氣設(shè)備的增多，弱電控制將在今后的電氣控制中得到更為廣泛的應(yīng)用。