翟景峰 ，劉炳剛 ，丁志宇 ，馮明峰 ，張哲 ，劉放 ，周明

（1.鞍鋼集團信息產(chǎn)業(yè)有限公司，遼寧 大連 116085；2.鞍鋼股份有限公司冷軋廠，遼寧 鞍山 114021）

冷軋軋制帶鋼表面會不同程度附著乳化液油膜、鐵粉和灰塵等各類雜質(zhì)，這些雜質(zhì)在退火過程被碳化后仍然附著在鋼板表面，易造成罩式退火層間粘結(jié)、連續(xù)退火爐輥結(jié)瘤、鍍鋅涂鍍不均等質(zhì)量缺陷，須通過脫脂工序?qū)⑵淝宄?，以達到罩式退火、連續(xù)退火、鍍鋅等下一步生產(chǎn)工序表面潔凈的要求。隨著冷軋高強鋼生產(chǎn)工藝的研究和開發(fā)，采用罩式退火工藝可以生產(chǎn)部分高強鋼產(chǎn)品，特別適合小批量、多品種的高強鋼生產(chǎn)。為改善品種結(jié)構(gòu)、提高罩式退火產(chǎn)品質(zhì)量，以及適應靈活多變市場，鞍鋼集團有限公司于2018年在鞍山本部投產(chǎn)一條高強鋼脫脂處理線，年產(chǎn)60萬t，能夠處理寬度范圍800～1 550 mm，厚度范圍0.4～3.2 mm，最大屈服強度1 150 MPa的冷軋原料。鞍鋼集團信息產(chǎn)業(yè)有限公司提邁克公司負責其自動控制系統(tǒng)的開發(fā)、供貨及調(diào)試工作，本文介紹了控制系統(tǒng)的構(gòu)成，并詳細描述了帶鋼處理線控制、脫脂工藝控制技術(shù)特點及生產(chǎn)應用效果。

1 控制系統(tǒng)構(gòu)成及主要功能

1.1 概述

圖1為冷軋高強脫脂處理線工藝流程，產(chǎn)線采用浸沒噴淋式堿液預清洗+堿液刷洗+電解清洗+熱水刷洗+熱水/冷凝水漂洗的脫脂工藝。

圖1 冷軋高強脫脂處理線工藝流程Fig.1 Process Flow for Cold Rolled HSS Degreasing Treatment Line

脫脂處理線控制系統(tǒng)采用主流分級層次結(jié)構(gòu)，包括L2過程控制級、L1基礎自動化級、L0現(xiàn)場執(zhí)行級以及HMI人機接口和PDA過程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。L2級主要負責數(shù)學模型、物料跟蹤、PDI初始數(shù)據(jù)輸入、報表、與L3級接口等；L1級主要負責機組主令控制、順序控制、工藝控制；L0級主要負責變頻傳動裝置和MCC控制；HMI和PDA系統(tǒng)主要負責設備的狀態(tài)監(jiān)控、報警診斷、故障分析等。

整個控制系統(tǒng)裝備先進可靠，支持多種現(xiàn)場總線和標準通信協(xié)議，通信網(wǎng)絡簡潔、開放，具備可擴展性和操作維護便利性，控制設備間主要通訊方式見表1。

表1 控制系統(tǒng)主要通訊方式Table 1 Main Communication Mode for Control System

控制系統(tǒng)網(wǎng)絡配置見圖2，選用西門子S120變頻器、S7-416CPU、ET200M 遠程 I/O、Dell PowerEdge服務器等工業(yè)產(chǎn)品，通過Ethernet和Profibus-DP網(wǎng)絡將上述設備聯(lián)成一體。L2服務器采用雙網(wǎng)卡配置，通過標準TCP/IP協(xié)議與L3級進行通訊。

圖2 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡配置Fig.2 Network Configuration for Control System

考慮到現(xiàn)場總線連接設備較多、作業(yè)環(huán)境惡劣以及Profibus規(guī)范中硬件設備數(shù)量和網(wǎng)絡通信距離的限制，現(xiàn)場網(wǎng)絡設計中采用了Profibus RS485中繼器來拓展網(wǎng)絡連接，使通信網(wǎng)段和拓撲結(jié)構(gòu)設計更加靈活，更重要的是提高了現(xiàn)場總線的穩(wěn)定性，現(xiàn)場運行兩年來，通信狀態(tài)穩(wěn)定，滿足了系統(tǒng)對通信網(wǎng)絡的實時性和確定性要求。

1.2 過程自動化級L2

過程自動化級L2由1臺L2服務器和2臺L2客戶機（與HMI客戶機共用）組成，其中L2服務器硬盤具備磁盤陣列冗余功能。過程自動化控制系統(tǒng)建立了生產(chǎn)計劃L3與基礎自動化L1的聯(lián)系，負責根據(jù)L3生產(chǎn)計劃和操作工指令，為L1計算生產(chǎn)必須的各種設定值，例如張力、矯直機壓下量、電解電流等，并在給L1提供信息的基礎上對帶鋼進行跟蹤，最終將成品卷的生產(chǎn)報告?zhèn)魉偷絃3計算機。其主要功能包括：

（1）接收、顯示、編輯L3生產(chǎn)計劃鋼卷原始數(shù)據(jù)；

（2）步進梁、開卷機、卷取機等鋼卷占用位的鋼卷數(shù)據(jù)處理；

（3）生產(chǎn)線設定值的計算，生產(chǎn)線實際值數(shù)據(jù)生成；

（4）創(chuàng)建日志與報表管理；

（5） 與 L3、L1通訊管理。

1.3 基礎自動化級L1

基礎自動化級L1由S7-416CPU、OP操作站I/O、ET遠程站I/O組成，根據(jù)裝置規(guī)模、控制要求和成熟業(yè)績，設置1個CPU框架，其中包含3個S7-416CPU的控制器結(jié)構(gòu)，分別完成全線的順序控制、主令控制和工藝控制，跟蹤和急?？刂乒δ芗稍诘谌齻€CPU中，各CPU負荷量均在60%以下，這種由入口、中部、出口多框架多重CPU框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化整合為單框架多重CPU控制的方案既節(jié)省了裝配空間，又降低了控制成本。

在程序設計優(yōu)化方面，將原L0級變頻傳動實現(xiàn)的工藝控制功能，例如張力控制、卷徑計算、慣性補償、摩擦補償?shù)?，均通過上移到L1級基礎自動化實現(xiàn)，L0級和L1級控制界面更加清晰，控制方式更加靈活，縮短了現(xiàn)場調(diào)試時間；另外，PCS7軟件和傳動標準驅(qū)動塊可以在一個程序項目下同時編制PLC和HMI程序，無需手動導入導出或新建相關(guān)接口變量，在提高編程效率的同時，也實現(xiàn)了系統(tǒng)診斷功能的大幅提升，為今后的智能化改造提供了數(shù)據(jù)支撐?；A自動化各CPU主要控制功能見表2。另外，生產(chǎn)線上還設有多套獨立控制系統(tǒng)，用于單體設備的控制，獨立控制系統(tǒng)與生產(chǎn)線基礎自動化控制系統(tǒng)通過Ethernet或Profibus-DP網(wǎng)絡進行連接，如焊機、超濾、電解電源、CPC、EPC和檢測儀表等。

表2 基礎自動化各CPU主要控制功能Table 2 Main Control Functions of Basic Automation CPUs

1.4 變頻傳動控制

按照脫脂線工藝控制要求，線傳動采用交流變頻調(diào)速，分為380 V和690 V兩個電壓等級，采用公共直流母線+制動單元的控制方案，通過配置主線路開關(guān)、主線路接觸器、熔斷器、整流單元、控制單元、電機模塊、傳感器模塊、電抗器等電氣元件,完成將固定頻率和電壓的三相進線電源轉(zhuǎn)換成可變頻率和電壓的三相交流電輸出，完成電機的矢量控制功能和閉環(huán)控制功能。

變頻傳動設計采用核心部件（S120變頻器）引進，國內(nèi)配套組柜的方式進行。S120模塊化的設計可根據(jù)不同的驅(qū)動任務，對控制模塊、電源模塊、功率模塊以及接口模塊進行合理有效的配置。各模塊之間可以通過專用Drive-Cliq總線通信，靈活構(gòu)建傳動通信拓撲結(jié)構(gòu)，基礎自動化系統(tǒng)可通過Profibus-DP網(wǎng)絡對傳動系統(tǒng)進行參數(shù)設定，并進行信息交換。該變頻傳動控制系統(tǒng)具有穩(wěn)定性高、維護量小、運行效率高的特點。

1.5 HMI和PDA系統(tǒng)

HMI系統(tǒng)由1臺HMI服務器和5臺HMI客戶機組成，由于L1和L2共用HMI客戶機，操作工在一臺HMI客戶機上既可以操作L1，也可以操作L2，按照生產(chǎn)區(qū)域劃分操作權(quán)限，與工藝相關(guān)的每個操作均需由操作員確認。HMI L1畫面主要包括生產(chǎn)總覽（見圖3）、入口操作、工藝操作、出口操作、趨勢顯示、報警診斷、參數(shù)顯示、合閘操作等。HMI L2畫面包括生產(chǎn)計劃、PDI數(shù)據(jù)管理、能源消耗、班組管理、生產(chǎn)報表等。

圖3 生產(chǎn)總覽HMI畫面Fig.3 Production Overview HMI Screen

PDA系統(tǒng)由1臺PDA計算機、1個IBA光纖接口板卡和2個IBA數(shù)據(jù)采集模塊組成，通過PDA S7request軟件可對控制系統(tǒng)內(nèi)2 048點的過程數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)視，例如帶鋼速度、張力、堿洗槽溫度等，具備記錄、采集、顯示、分析功能。

2 主要控制技術(shù)

2.1 帶鋼速度控制技術(shù)

作為主令控制CPU的核心功能之一，帶鋼速度控制負責生產(chǎn)線帶鋼速度設定和帶鋼定位相關(guān)計算，其主要的控制模型為帶鋼速度設定模型和帶鋼定位控制模型（見圖4），通過將模型計算的速度設定值發(fā)送至傳動設備，驅(qū)動電機，從而實現(xiàn)各區(qū)段內(nèi)帶鋼的傳輸。帶鋼速度控制是實現(xiàn)張力控制、活套控制、負荷平衡控制等工藝控制的基礎，控制要求在帶鋼恒速及加減速運行的全過程中，各區(qū)段內(nèi)的傳動設備均以工藝要求的線速度以高精度協(xié)同運行；在帶頭、帶尾、焊縫需要定位以完成某項功能時，使帶鋼精確到達預定位置；同時，為了避免加減速時由于不同設備的響應造成的張力突變，需在加減速度階段的開始和結(jié)束處進行光滑過渡，以實現(xiàn)帶鋼的平穩(wěn)運行。

（1） 帶鋼速度設定模型

上承操作模式選擇，下接電機速度設定。操作模式選擇既包含來自操作臺的運行操作指令，也包含帶鋼跟蹤、帶鋼定位（如圖4）、機組運行條件、設備運轉(zhuǎn)狀態(tài)等綜合指令，帶鋼速度設定模型采用加速度內(nèi)環(huán)-速度外環(huán)的雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，將上述指令與速度和加速度選擇相結(jié)合，產(chǎn)生帶有S曲線效應的速度設定曲線，最終將速度設定發(fā)送給傳動設備。

圖4 帶鋼速度設定模型和帶鋼定位控制模型Fig.4 Strip Speed Setup Model and Strip Positioning Control Model

（2） 帶鋼定位控制模型

作為區(qū)段操作模式選擇之一，帶鋼定位控制模型下接帶鋼速度設定模型，即定位控制過程是速度控制過程的向上延伸，也就是說定位控制過程最終是對加加速度、加速度及速度進行持續(xù)調(diào)整的過程?？傮w上，帶鋼定位控制模型是一個帶鋼速度設定模型內(nèi)環(huán)—路徑控制外環(huán)的雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)。

脫脂處理線在入口焊接完成后，整條生產(chǎn)線為一個速度控制區(qū)段，其中2張力輥的2輥為速度主令輥，采用速度控制，為整條生產(chǎn)線的速度基準，1張力輥的1-2輥和2張力輥的1輥采用負荷平衡控制，1和2張力輥作為一個整體同時出力，帶動整條生產(chǎn)線運行；夾送輥、沉沒輥、刷輥等為帶Droop軟化功能的速度控制，避免電機過負荷和帶鋼表面劃傷；開卷機、3張力輥、4張力輥、卷取機為張力控制。

機組點動、穿帶速度為30 m/min，聯(lián)動最高速度為400 m/min，為了減弱高強帶鋼對電機和齒輪箱沖擊，正常加（減）速度略低于普板脫脂線，為0.5 m/s，并設有升速、保持、減速、穿帶速度、快速停車、緊急停車操作。同時，為了保證生產(chǎn)節(jié)奏，全線除了上下卷為半自動操作（人工確認）外，其余操作均為全自動運行，包括自動穿帶甩尾、自動焊接挖邊、自動剪切、張力自動設定、機組自動減速等。

實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，開卷機-卷取機成組傳動的速度控制精度與單體傳動的速度控制精度相同，達到了±0.1%；區(qū)段帶鋼定位精度達到了±50 mm，滿足工藝控制的要求。

2.2 帶鋼張力控制技術(shù)

作為主令控制CPU的核心功能之一，帶鋼張力控制負責生產(chǎn)線各張力區(qū)張力調(diào)節(jié)變量的計算，分為基于轉(zhuǎn)矩的張力控制模型（見圖5）和基于速度的張力控制模型（見圖6）。將計算的轉(zhuǎn)矩或速度調(diào)節(jié)變量發(fā)送給傳動設備，與傳動控制一起實現(xiàn)帶鋼張力控制。穩(wěn)定的張力控制具有防止帶鋼跑偏、緩解帶鋼振動以及改善帶鋼板形的作用。

圖5 基于轉(zhuǎn)矩的張力控制模型Fig.5 Strip Tension Control Model Based on Torque

圖6 基于速度的張力控制模型Fig.6 Strip Tension Control Model Based on Speed

（1）基于轉(zhuǎn)矩的張力控制模型

由張力斜坡發(fā)生器、張力濾波器、張力控制器、附加速度設定等環(huán)節(jié)組成。附加速度設定功能使速度設定總是大于或總是小于帶鋼實際線速度，從而使速度控制器始終處于飽和輸出狀態(tài)，傳動控制輸出轉(zhuǎn)矩被限定在限幅值上，限幅值為經(jīng)過慣性補償和摩擦補償后的張力轉(zhuǎn)矩設定。典型應用場合包括開卷機、卷取機、張力輥等。

（2）基于速度的張力控制模型

該模型控制環(huán)節(jié)與基于轉(zhuǎn)矩的張力控制模型基本相同，不同之處在于控制方式，當采用基于速度的張力控制模型時，速度控制器始終處于未飽和狀態(tài)，時時根據(jù)張力控制器的輸出動態(tài)調(diào)節(jié)；而作為本張力區(qū)與臨近張力區(qū)的張力設定之差的轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)變量，則在附加慣性轉(zhuǎn)矩和摩擦轉(zhuǎn)矩后，直接疊加到速度控制器之后，預控帶鋼張力，以提高在張力轉(zhuǎn)換時的響應特性。與基于轉(zhuǎn)矩的張力控制的張力調(diào)節(jié)模式相比，基于速度的張力控制模型具有消除臨近張力區(qū)張力波動影響效率更高、張力轉(zhuǎn)換響應更好的特點?？蓱迷趶埩刂凭纫蟾叩膱龊希缁钐?、立式爐。

按照圖1的脫脂處理線的工藝流程，整條生產(chǎn)線分為入口段、工藝段和出口段3個張力區(qū)，開卷機采用基于轉(zhuǎn)矩的張力控制，負責開卷機至1張力輥（入口段）的張力穩(wěn)定；3和4張力輥作為一個整體，采用基于速度的張力控制，負責工藝段的張力穩(wěn)定；卷取機采用基于轉(zhuǎn)矩的張力控制，負責4張力輥至卷取機（出口段）的張力穩(wěn)定?？紤]到產(chǎn)線可同時生產(chǎn)高強、非高強產(chǎn)品的需要，引入張力控制器補償系數(shù)，系數(shù)大小隨帶鋼屈服強度的增加而增加，分段線性，以提高張力控制的動態(tài)響應性能。

結(jié)合鞍鋼冷軋1、2脫脂處理線（分別于2004和2007年引進日本新日鐵技術(shù)）的生產(chǎn)經(jīng)驗，生產(chǎn)硬質(zhì)帶鋼時，偶爾出現(xiàn)脫脂槽沉沒輥劃傷帶鋼缺陷，原因為沉沒輥與帶鋼未緊密接觸，造成輥面局部磨損，繼而污染帶鋼，而高強脫脂線處理的帶鋼屈服強度更高，出現(xiàn)帶鋼表面劃傷的概率更大。為了保證本高強脫脂線在各區(qū)段的張力穩(wěn)定且運行可靠，分別在工藝段前后，各設置了2組張力輥和1臺張力計，1和2張力輥負責機組速度主令控制，3和4張力輥負責工藝段張力控制，雖然張力反饋取自工藝段出口張力計，但是由于工藝段入口張力計監(jiān)視功能的投入，使得可以實時監(jiān)控工藝段全段的張力情況，及時調(diào)整、修正張力設定，從而保證了張力控制的穩(wěn)定。

實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，開卷機和卷取機穩(wěn)態(tài)張力控制精度達到±1.0%，工藝段穩(wěn)態(tài)張力控制精度達到±1.0%，生產(chǎn)實際數(shù)據(jù)均已達到保證值，有效避免了帶鋼與電極搭接，保證了脫脂清洗的效果。

2.3 脫脂工藝控制技術(shù)

作為工藝控制CPU核心功能，脫脂工藝段操作HMI畫面如圖7所示，工藝段由帶鋼直接通過的在線工作槽、離線工作的循環(huán)系統(tǒng)和工藝段輔助系統(tǒng)組成。工作槽通過堿液預清洗、堿液刷洗、電解清洗、熱水刷洗、熱水/冷凝水漂洗等手段對帶鋼上下表面進行清洗；循環(huán)系統(tǒng)則持續(xù)為工作槽提供滿足要求的清洗液（堿液或熱水）；工藝段輔助系統(tǒng)包括烘干機、廢氣排出系統(tǒng)、堿液配置系統(tǒng)等。帶鋼脫脂工藝控制負責實現(xiàn)上述工藝控制過程。

圖7 脫脂工藝段操作HMI畫面Fig.7 Operation HMI Screen for Degreasing Process Section

（1）循環(huán)系統(tǒng)控制

循環(huán)泵通過熱交換機將堿液傳遞到清洗頂部或再循環(huán)回到循環(huán)箱。循環(huán)系統(tǒng)主要包括液位控制、壓力控制、電導率控制和溫度控制。液位控制和壓力控制用于泵的許可運行和泵的保護；電導率控制用于堿液濃度監(jiān)控，通過手動排放和自動添加，將堿液的濃度控制在最佳清洗范圍內(nèi)；溫度控制通過調(diào)節(jié)熱交換器調(diào)節(jié)閥，控制堿液溫度。滿足工藝要求的堿液將加速皂化反應和乳化反應，實現(xiàn)化學脫脂。

（2） 刷洗控制

由固定在刷洗機架體上的4組刷輥交替刷洗帶鋼上下表面，刷輥旋轉(zhuǎn)速度恒定，刷子的旋轉(zhuǎn)方向與帶鋼移動方向相反，通過刷輥傳動的電流反應刷輥與帶鋼間的接觸壓力，隨著刷輥的磨損，帶鋼上的接觸壓力和刷輥電流會逐漸減小。為保證機械清洗效果，刷輥將根據(jù)HMI或L2的設定的電流負荷連續(xù)動態(tài)調(diào)節(jié)千斤頂，同時為保證刷輥控制系統(tǒng)穩(wěn)定，取一定時間的傳動電流平均值作為電流反饋。刷洗控制與堿液逆向噴射結(jié)合，有效清洗帶鋼表面油脂硬殼，實現(xiàn)機械脫脂。

（3）電解清洗控制

通過電極的極化作用清洗帶鋼表面，由于清洗效果取決于單位面積的電流和作用時間，所以電極板的電流設定值是一個與帶鋼速度和帶鋼寬度成正比例的函數(shù)。當速度為爬行速度時電流密度恒定；當速度大于爬行速度時，電流密度成比例變化；當停車時，切斷整流器，避免帶鋼長時間電解發(fā)熱而灼傷?；瘜W脫脂和機械脫脂只能清除鋼板表面上的油污，藏在凹坑里的污染物只能通過電解脫脂才能徹底清除。

高密度電流清洗曾經(jīng)是電解清洗的主流，鞍鋼冷軋1、2脫脂處理線也采用此技術(shù)（兩對鎳電極，電流密度為150 A/m），但隨著產(chǎn)量的提高，高密度電流清洗的缺點也逐漸顯現(xiàn)，電極板消耗過快會增加成本，當電解槽內(nèi)反應劇烈、電極板間距較小時，如果帶鋼板形較差，易出現(xiàn)帶鋼表面灼傷缺陷，高強帶鋼的板形控制難度大等。為此，本高強脫脂線采用低密度電流清洗，電流密度為25 A/m。同時，為保證清洗效果，安裝4對電極板，并配有4個電解整流柜，運行成本優(yōu)勢明顯，清洗效果更好。

生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，浸沒噴淋式堿液預清洗+堿液刷洗+電解清洗+熱水刷洗+熱水/冷凝水漂洗的脫脂工藝流程能夠有效清除帶鋼雜質(zhì)，罩式退火帶鋼表面質(zhì)量顯著提高，脫脂后帶鋼表面反射率均達到90%以上。

2.4 帶鋼跟蹤控制技術(shù)

作為工藝段控制CPU核心功能，帶鋼跟蹤控制負責生產(chǎn)線鋼卷跟蹤和焊縫跟蹤，是整條生產(chǎn)線的靈魂，L2下達的控制參數(shù)由跟蹤系統(tǒng)分解到各個部分，在最適當?shù)臅r機完成正確的設定，使整條線的生產(chǎn)能夠達到工藝的要求。帶鋼跟蹤控制主要包括鋼卷跟蹤和焊縫跟蹤。

（1） 鋼卷跟蹤

鋼卷跟蹤是生產(chǎn)線對產(chǎn)品身份的跟蹤，產(chǎn)品身份包含產(chǎn)品的物理規(guī)格、化學特性以及控制要求。在生產(chǎn)線入口區(qū)域，跟蹤系統(tǒng)通過控制系統(tǒng)測量鋼卷外徑和寬度，完成鋼卷核對，檢查鋼卷是否為生產(chǎn)計劃制定的鋼卷，對于核對有問題的鋼卷，控制系統(tǒng)拒絕鋼卷上到開卷機，并提出警告；在生產(chǎn)線出口，根據(jù)用戶需要或生產(chǎn)需要，對處理的鋼卷要分成不同規(guī)格的成品鋼卷，跟蹤系統(tǒng)需要對由母卷產(chǎn)生的不同子卷進行跟蹤，再根據(jù)生產(chǎn)計劃的分卷要求，控制尾部設備停車切卷；脫脂處理線鋼卷跟蹤設備包括入口步進梁、入口上卷小車、卷取機、出口卸卷小車、出口步進梁等，共計10個位置。

（2） 焊縫跟蹤

焊縫跟蹤可以完成不同帶鋼在生產(chǎn)線上交接，從而在處理段采取不同的處理策略。由于焊縫位置特殊，針對焊縫的到達，設備要采取不同的避讓措施。生產(chǎn)線一般以張力輥劃分跟蹤區(qū)，每個跟蹤區(qū)又劃分若干不同長度跟蹤子區(qū)，跟蹤子區(qū)一般以設備的交接處或一些檢測開關(guān)位置來劃分，從而滿足工藝對焊縫跟蹤的要求。對于長距離的跟蹤，特別是在進入關(guān)鍵設備前需要知道焊縫準確位置，將焊縫檢測儀的值修正到該位置，保證焊縫跟蹤的準確。脫脂處理線焊縫跟蹤分為1個跟蹤區(qū)，19個子跟蹤區(qū)。

生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，跟蹤系統(tǒng)計算的位置與實際位置的差值在50 m內(nèi)不大于±50 mm，相關(guān)的工藝設備均按照鋼卷跟蹤設定值動作，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

3 應用情況

該控制系統(tǒng)在鞍鋼冷軋高強鋼脫脂處理線已投產(chǎn)近兩年，控制系統(tǒng)穩(wěn)定、帶鋼定位精確、張力控制平穩(wěn)，保證了生產(chǎn)線的連續(xù)高效生產(chǎn)；操作畫面簡潔、故障診斷豐富、報表數(shù)據(jù)完整，有助于帶鋼缺陷溯源和故障點的快速定位?？刂葡到y(tǒng)主要性能保證值見表3，相關(guān)處理線技術(shù)已成功應用于酸洗、退火、鍍鋅、重卷等鞍鋼冷軋?zhí)幚砭€工程。

表3 控制系統(tǒng)主要性能保證值Table 3 Main Performance Guarantee Values for Control System

4 結(jié)論

鞍鋼冷軋高強鋼脫脂處理線能夠處理最大屈服強度為1 150 MPa的冷軋原料，高強原料對工藝設備、機電設備和控制系統(tǒng)都提出了更高的要求。本文從工程項目角度，提出了若干帶鋼處理線控制系統(tǒng)的改進方案和適應冷軋高強鋼脫脂線生產(chǎn)的控制方法，對冷軋類似產(chǎn)線的電控設計和工藝設計有一定的借鑒意義，具體如下：

（1）網(wǎng)絡配置：對于現(xiàn)場總線設備較多、作業(yè)環(huán)境惡劣工況，采用Profibus RS485中繼器來拓展網(wǎng)絡連接，使網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)設計更加靈活，且提高了現(xiàn)場總線的穩(wěn)定性。

（2）基礎自動化級L1：采用單框架多重CPU控制方案，傳動工藝控制功能均上移至基礎自動化級L1，應用PCS7軟件和標準驅(qū)動塊，能夠提高編程效率，降本增效。

（3）帶鋼速度控制：高強鋼和非高強鋼的生產(chǎn)，可以采用不同的加（減）速度，其中高強鋼的略低，以減弱高強鋼帶對電機和齒輪箱的沖擊，從而提高其使用壽命。

（4）帶鋼張力控制：引入張力控制器補償系數(shù)，系數(shù)大小隨帶鋼屈服強度的增加而增加，分段線性提高了張力控制的動態(tài)響應性能；另外，工藝段前后均需設置張力計，1臺張力計用于張力控制，另一臺用于張力監(jiān)視，減少帶鋼表面劃傷缺陷。

（5）脫脂工藝控制：采用低密度電解電流清洗，電解槽內(nèi)反應減弱，電極板間距增大，減少了帶鋼表面電極灼燒缺陷，且降低了電極板的消耗。