冷軋自動化過程控制的研究綜述

車占平（本鋼浦項冷軋薄板有限責(zé)任公司，遼寧　本溪　117000）

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冷軋自動化過程控制的研究綜述

車占平
（本鋼浦項冷軋薄板有限責(zé)任公司，遼寧本溪117000）

摘要：現(xiàn)代生產(chǎn)制造行業(yè)中，采用相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型、計算機控制系統(tǒng)及相應(yīng)編制程序等進行了合理利用，實現(xiàn)預(yù)定變量的控制，協(xié)調(diào)整個軋制過程自動化操作的進程?，F(xiàn)階段，隨著制造業(yè)對冷軋鋼板的質(zhì)量要求越來越高，相應(yīng)的計算機控制系統(tǒng)建設(shè)要求越來越高。本文對冷軋過程的自動化控制、軟件系統(tǒng)等進行了分析，并對操作維護相關(guān)注意事項進行了概述，旨在為相關(guān)制造生產(chǎn)提供一定了理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：冷軋自動化；過程控制；研究綜述

0　引言

冷軋過程一般在室溫下進行操作，對鋼材進行軋制的一個制造加工流程，原材料一般是4mm以下的熱軋薄板，經(jīng)過自動化加工軋制成為所需厚度的鋼板，屬于生產(chǎn)制造行業(yè)中的高端材料，由于現(xiàn)階段對軋制成品的要求越來越高。因此，冷軋自動化過程的要求越來越高、技術(shù)工藝相應(yīng)成為關(guān)鍵問題，是冶金制造業(yè)中的重要加工工藝?，F(xiàn)階段，冷軋生產(chǎn)線的精度、效率、操作穩(wěn)定性等諸多要求使得相應(yīng)的計算機控制技術(shù)需要進一步提升。

1　冷軋自動化部分

冷軋生產(chǎn)控制系統(tǒng)根據(jù)功能屬性不同，大體分為兩級控制系統(tǒng)，一級控制為設(shè)備控制，二級控制為過程控制，俗稱過程控制自動化，二者通過系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，具體介紹如下：其一、一級控制，也是基礎(chǔ)控制階段，通過對過程變量進行維持給定數(shù)值控制、協(xié)調(diào)整體工藝流程、實現(xiàn)自動化操作的控制。該階段對設(shè)備的速度、位置等進行信息采集并控制，保證整個工藝流程的出入口可以實現(xiàn)自動控制，從而保證成品材料的尺寸大小、物理性能等符合要求。該系統(tǒng)的設(shè)計需要符合液壓系統(tǒng)控制要求、數(shù)據(jù)通信傳輸功能及物料跟蹤效益。其二、二級控制，該過程通過對物料的跟蹤實現(xiàn)工藝流程正常運行，通過數(shù)學(xué)模型得出相應(yīng)的控制壓力，根據(jù)需要對產(chǎn)品質(zhì)量進行控制，形成工藝流程的生產(chǎn)報表、質(zhì)量報表等數(shù)據(jù)，完成操作流程的監(jiān)控任務(wù)，該過程控制在鋼卷稱重后脫離生產(chǎn)線即完成。

2　一級控制系統(tǒng)

基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)的主要功能如下：在線生產(chǎn)各模塊之間的傳動控制、相關(guān)儀表的開閉環(huán)設(shè)置、采集信息、向二級系統(tǒng)輸入信息等，現(xiàn)代自動化過程具有人性化的特點。一般可以實現(xiàn)操作界面一體化、簡潔化的特點，對流程的操作、維護十分方便。同時系統(tǒng)中自帶相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫、圖形庫、相關(guān)屬性模型等，是建立在現(xiàn)有理論基礎(chǔ)之上的計算機操作控制系統(tǒng)。

3　二級控制系統(tǒng)

（1）軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過相應(yīng)模塊功能，完成協(xié)調(diào)整體、數(shù)據(jù)傳輸、進程間通信的任務(wù)，控制生產(chǎn)線完成各種指令操作，由于兩級系統(tǒng)的數(shù)據(jù)形式不一致，一級數(shù)據(jù)傳輸至二級時，需要在緩沖區(qū)進行單位換算，二級機觸發(fā)工藝流程的事件監(jiān)控，實現(xiàn)對一級機信號的監(jiān)控，向分配器傳輸所得信息，應(yīng)用程序完成后響應(yīng)并返回。

（2）應(yīng)用軟件。其一、位置跟蹤子系統(tǒng)，功能體現(xiàn)在對鋼材在工藝流程中的位置進行實時監(jiān)控，響應(yīng)一級機的斷帶信號，并對操作人員進行第一時間提醒；其二、換輥管理，更換工作輥、支撐輥時，將相關(guān)數(shù)據(jù)進行收集、錄入操作；其三、計劃管理，根據(jù)主管人員在二級機中錄入的生產(chǎn)計劃進行相應(yīng)的操作施工；其四、停機，對相關(guān)停機操作進行監(jiān)控、記錄、管理；其五、報表，軋機正常工作過程中，根據(jù)需要進行質(zhì)量、產(chǎn)量等相關(guān)報表；其六、畫面，操作管理人員根據(jù)操作界面進行數(shù)據(jù)錄入、材料位置跟蹤、設(shè)定、斷帶故障處理等相關(guān)操作，實現(xiàn)便捷方便的操作控制。

（3）二級控制機的規(guī)程計算。根據(jù)信息指令，軋制進程可對入口鋼卷的材料進行原始數(shù)據(jù)檢索，在成品技術(shù)、工藝規(guī)范基礎(chǔ)之上，對扎輥直徑、模型參數(shù)等進行相關(guān)計算，實現(xiàn)自動得出結(jié)果并進行保存的目的，通過過程控制向分配器發(fā)送相應(yīng)指令信息，具體分析如下：其一、給定預(yù)設(shè)值，自動化控制過程中對軋制規(guī)程的相關(guān)計算數(shù)據(jù)進行錄入，構(gòu)成相關(guān)控制參數(shù)，根據(jù)接收信息，對相應(yīng)的各項技術(shù)指標(biāo)進行預(yù)設(shè)定，預(yù)設(shè)定檢索出當(dāng)前軋輥數(shù)據(jù)、軋機限制和模型參數(shù)。根據(jù)標(biāo)志來判斷是否在穿帶；其二、收集模型，鋼卷進入軋機后，根據(jù)過程控制，實現(xiàn)監(jiān)視分配器的信息采集，對穿帶的實時速度進行數(shù)據(jù)采集，并分析后進行保存，建立相應(yīng)數(shù)據(jù)模型；其三、自學(xué)習(xí)，為了得到功率、軋制力和前滑的校正因子，需對收集到的帶鋼厚度、寬度、速度、張力、軋制力等數(shù)據(jù)，利用數(shù)學(xué)模型重新進行計算，對在線采集數(shù)據(jù)和理論模型數(shù)據(jù)進行對比分析，找出校正偏差因子，鋼軋制過程的每一次完成都可以保證相應(yīng)采集信息激活自學(xué)習(xí)因子，對相關(guān)數(shù)據(jù)進行校正。

（4）二級控制機的維護?，F(xiàn)階段，隨著冶金行業(yè)對加工材料質(zhì)量的要求越來越高，為了保證生產(chǎn)效率不受影響，保證生產(chǎn)自動化過程正常操作、穩(wěn)定運行，提高整體產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量，需要對二級控制機定期進行維護操作，具體相關(guān)人員的維護要點分析如下：其一、增加每日巡回點檢，根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備運行年限、產(chǎn)量、工藝運行規(guī)律等，增加日常檢查的強度，對潛在故障、安全隱患等問題及時進行上報處理，并進行維修檢測，最大程度的避免斷帶現(xiàn)象發(fā)生，維持生產(chǎn)線正常運行；其二、加大定期維護工作，對于大型生產(chǎn)設(shè)備，必須定期進行維護工作，保證主要運行部件、相關(guān)程序控制等正常，對生產(chǎn)操作監(jiān)控、數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)更新等進行定期檢查，保證正常運行；其三、硬件維護工作，根據(jù)現(xiàn)場情況，及時對現(xiàn)場的二級電能、服務(wù)器等進行定期清理；其四、軟件維護工作，二級機的相關(guān)數(shù)據(jù)備份及時導(dǎo)出，對過期失效數(shù)據(jù)定期進行刪除處理，保證計算機運行狀態(tài)最佳、運行速度滿足自動控制需要。

4　結(jié)語

現(xiàn)階段，隨著冶金行業(yè)、生產(chǎn)制造相關(guān)工藝設(shè)備的水平越來越高，用戶對冷軋鋼板的質(zhì)量要求也隨之提高。為了提高產(chǎn)品性能，軋鋼相關(guān)企業(yè)對自動化控制系統(tǒng)的重視越來越多，旨在提高企業(yè)的競爭力，對關(guān)鍵設(shè)備、核心專利技術(shù)進行了充分的開發(fā)利用，提高生產(chǎn)線的自動化控制水平，如西門子相關(guān)系列產(chǎn)品在冷軋工藝自動化控制中得到了較好的應(yīng)用，其開發(fā)的監(jiān)控、Profbus-DP現(xiàn)場總線等綜合性控制系統(tǒng)現(xiàn)已經(jīng)得到應(yīng)用普及。

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DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.020