模擬軋鋼功能在軋鋼生產(chǎn)線應(yīng)用中的優(yōu)點與不足

呂偉亮

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北 唐山 063000）

目前軋鋼企業(yè)設(shè)備裝備水平和自動化控制水平已經(jīng)達到了一個非常高的高度，軋制節(jié)奏不斷的加快，產(chǎn)量不斷的創(chuàng)新高，且軋制品種也不斷的增加，這對整個設(shè)備系統(tǒng)和自動化控制系統(tǒng)提出非常高的要求；要能夠保證設(shè)備系統(tǒng)和自動化系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運行，這對工藝設(shè)備技術(shù)人員帶來了很大的挑戰(zhàn)，除了日常對這些系統(tǒng)精心維護和知識積累的掌握外，還需要一定的故障排查與預(yù)防能力；而模擬軋鋼功能在軋鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用，給工藝設(shè)備技術(shù)人員帶來了一定的便利，它能幫助工藝人員優(yōu)化和調(diào)整各種工藝參數(shù)，幫助設(shè)備人員掌握設(shè)備系統(tǒng)狀態(tài)，排解設(shè)備故障；尤其是在設(shè)備檢修后能夠快速了解各設(shè)備的運行狀態(tài)，是否具備軋鋼條件，減少了檢修開始軋制后軋廢事故的發(fā)生；總之，模擬軋鋼功能給生產(chǎn)系統(tǒng)、設(shè)備系統(tǒng)和自動化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供了可靠的手段和保證，軋鋼生產(chǎn)中有著舉足輕重的作用。

1 模擬軋鋼功能原理

模擬軋鋼中的所謂模擬，就是通過計算機控制系統(tǒng)模擬產(chǎn)生的信號來代替現(xiàn)場實際信號，使得軋鋼生產(chǎn)線設(shè)備的自動控制功能按照現(xiàn)場生產(chǎn)工藝、邏輯來運轉(zhuǎn)，以此來檢測軋線控制功能或設(shè)備動作的正確性和完善性。模擬軋鋼基本原理如圖1所示。

圖1 模擬軋鋼的基本原理

圖2 模擬功能的實現(xiàn)

在現(xiàn)代自動化集成度非常高的軋鋼生產(chǎn)線上，軋制節(jié)奏非?？?，對產(chǎn)品質(zhì)量也提出了更高的要求。而在計算機控制系統(tǒng)中有一個非常關(guān)鍵的程序，它對產(chǎn)線全部功能控制程序的運行起到協(xié)調(diào)調(diào)用的作用，該關(guān)鍵程序就是跟蹤程序。跟蹤程序是對軋線上工藝檢測儀表（熱金屬檢測器HMD或冷檢CMD及高溫計和特殊儀表等）和軋機的“咬鋼”信號（LR）狀態(tài)進行信號仿真，從而模擬出鋼坯在軋線上實際位置和運行狀態(tài)，從而達到相關(guān)控制功能的調(diào)用并進行相關(guān)控制的目的。在實際的生產(chǎn)軋制中，工藝檢測儀表狀態(tài)改變，如HMD或CMD及高溫計和軋機“咬鋼”信號（LR）的“ON/OFF”狀態(tài)信號的改變，主要是根據(jù)實際帶鋼到達和離去該儀表的狀態(tài)而變化（除少數(shù)HMD誤動作除外）。

對于模擬軋鋼來說，整個軋線上并無真實的帶鋼在軋線上運動，而要產(chǎn)生HMD（CMD）和軋機“咬鋼”信號（LR）“ON/OFF”等工藝檢測儀表狀態(tài)信號的變化，這就需要模擬軋鋼功能依據(jù)跟蹤控制程序的時序來虛擬產(chǎn)生相應(yīng)的信號，用來控制相應(yīng)設(shè)備動作來達到相應(yīng)控制功能的目的。

軋鋼生產(chǎn)線按照工藝流程大致可以分成三大區(qū)域，分別為粗軋、精軋、卷取，模擬軋鋼功能就是在上述區(qū)域分別來實現(xiàn)或整體實現(xiàn)的，因此基礎(chǔ)自動化也就是一級控制系統(tǒng)形成了局部模擬功能，即粗軋模擬功能、精軋模擬功能、卷取模擬功能，在這三個區(qū)域模擬的基礎(chǔ)上形成一級自動化層面模擬軋鋼。另外，考慮到二級計算機過程控制級的模擬功能主要為計劃管理、由大量事件觸發(fā)的過程控制、跟蹤、模型設(shè)定等，因此將軋線二級計算機控制級模擬分為計劃模擬、出鋼模擬、軋制事件模擬，以此形成一個軋線二級計算機控制層面模擬系統(tǒng)。

2 模擬軋鋼功能中的不足

模擬軋鋼功能可驗證測試的控制功能有:過程機模型設(shè)定計算、軋制線跟蹤、全軋線APC程序、所有輥道控制、軋機和有關(guān)設(shè)備的順序控制、主速度控制。而不能進行模擬運行的功能有AGC程序、卷取溫度控制CTC程序、精軋活套高度閉環(huán)和張力控制。不能模擬原因在于這些程序?qū)儆谀M調(diào)節(jié)器控制，需要現(xiàn)場大量的反饋信息，例如壓力、溫度、張力等模擬儀表信號沒有輸入，使程序不能有效運行。

在線工藝檢測儀表（HMD、高溫計、測寬儀、測厚儀、表檢儀）無法正常產(chǎn)生測量信號，無法通過模擬軋鋼測試來獲得這些信號的正確與否；工藝儀表信號的檢得檢失、而工藝儀表信號實際的檢得檢失是依靠實際帶鋼的自身熱源觸發(fā)產(chǎn)生，也就是這些儀表必須在達到一定溫度才能使其產(chǎn)生信號。模擬軋鋼功能是通過跟蹤程序來觸發(fā)軋線上各HMD和LR的信號變化；而實際軋鋼時，該部分信號是無法保證準確產(chǎn)生，一旦無法正常產(chǎn)生，就會造成自動控制時序的混亂，導(dǎo)致堆鋼事故的發(fā)生。因此，模擬軋鋼功能雖然能夠測試并檢驗絕大部分設(shè)備的狀態(tài)，但一部分關(guān)鍵信號和關(guān)鍵區(qū)域設(shè)備仍無法準確獲知狀態(tài)好壞，這就需要對此部分設(shè)備或信號進行重點的檢查確認。

與其他系統(tǒng)的接口信號測試無法代表真實信號的準確性，比如，主軋線與加熱爐出鋼完成信號，通過模擬無法達到真實出鋼完成信號是否能夠發(fā)送給主軋線控制系統(tǒng)，造成主軋線無法自動要鋼成功。另外各軋鋼廠鋼卷運輸系統(tǒng)和主軋線大部分采用兩套控制系統(tǒng)，存在一定的系統(tǒng)接口信號的通訊，而兩個系統(tǒng)都有一套單獨的模擬測試系統(tǒng)，而系統(tǒng)之間卻存在一定的盲區(qū)，即運卷小車的動作是兩個系統(tǒng)模擬都不包含的部分，因此運卷小車設(shè)備好壞無法通過模擬準確得知。

3 預(yù)防模擬軋鋼功能中存在的不足

如何確保上述設(shè)備功能及信號的準確？對于熱檢（HMD或CMD）、高溫計此類檢測儀表，要保證檢測信號的準備性，這就需要在正式軋制生產(chǎn)前，對此部分儀表要專項檢查測試，要采用熱光源在現(xiàn)場實際測量，看熱檢、高溫計的檢得檢失情況；若同一位置存在兩套傳感器，還要測試兩套傳感器信號的同步性及偏差情況，對于不同步出現(xiàn)偏差，要進行照射角度及靈敏度的調(diào)整，確保一致性；同時要保證此部分儀表工作環(huán)境的正常，儀表冷卻水和儀表吹掃空氣的正常運行，無漏點；保證安裝固定無松動，接線緊固無脫落。

軋機“咬鋼”信號（LR）的準確性，主要是檢查軋機壓頭傳感器或油壓傳感器工作正常，因為“咬鋼”信號（LR）的產(chǎn)生完全是依靠軋機壓力傳感器檢測壓力大于設(shè)定的門檻值所確定，因此軋機壓力傳感器的工作狀態(tài)好壞直接影響信號的產(chǎn)生。對于軋機壓頭傳感器或油壓傳感器的檢查，要確保無報警，檢查壓力無偏差漂移現(xiàn)象，現(xiàn)場的接線防護牢固無松動。

對于不能模擬的功能如AGC程序、卷取溫度控制CTC程序、精軋活套高度閉環(huán)和張力控制。主要是保證上述功能對應(yīng)PLC硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)運行的正常無報警，相應(yīng)的檢測傳感器運行正常無報警；對于存在多傳感器檢測部位，要保證其數(shù)值的一致性。

對于與其他系統(tǒng)的接口信號測試，要單獨的把測試信號實際測試發(fā)送一下，看雙方系統(tǒng)是否能夠正常發(fā)送和接收，保證通訊網(wǎng)絡(luò)的正常以及通訊信號的準確性；對于像鋼卷運輸系統(tǒng)與主軋線系統(tǒng)模擬所不包含的設(shè)備，要單獨進行手動測試，要形成規(guī)定要求；在模擬測試完成后，必須進行手動運卷小車的接卷、運卷、放卷的整個運卷過程的一個循環(huán)動作。在該過程查看設(shè)備是否動作正常，是否有設(shè)備報警或機械干涉現(xiàn)象，一旦有異常部位及時查看，避免正式軋鋼生產(chǎn)時由于運卷小車故障而無法卸卷運輸?shù)墓收?，甚至因此造成的軋線停產(chǎn)。

4 結(jié)論

總之模擬軋鋼功能給生產(chǎn)系統(tǒng)、設(shè)備系統(tǒng)以及自動化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定順行提供了可靠的手段和保障，避免了由于沒有模擬軋鋼功能而心中無數(shù)，甚至有盲點而未知的情況下，直接實物軋制造成的鋼坯損耗，更加嚴重的能夠?qū)υO(shè)備運轉(zhuǎn)造成大的沖擊，模擬軋鋼功能發(fā)揮了非常重要的作用；但對于模擬軋鋼功能所暴露出的不足，按照對關(guān)鍵系統(tǒng)、關(guān)鍵信號、關(guān)鍵設(shè)備進行檢查檢測，做到標準操作，就能夠做到實際軋制時關(guān)鍵跟蹤信號的準確性，關(guān)鍵設(shè)備動作的正常，避免了跟蹤異?；靵y甚至堆鋼的事故發(fā)生。