1450mm六輥可逆冷軋機自動控制系統的研究與應用

張 楊，楊小勇

（中冶陜壓重工設備有限公司，陜西 西安 710119）

1450 mm六輥可逆冷軋機是中冶陜壓重工設備有限公司具有自主知識產權、自主研制開發的機、電、液一體化全部成套的成卷帶鋼冷軋機，其整體成套技術達到國內領先水平，軋制力能參數要求高，產品精度要求高，具有軋制速度快、精度高、成材板型好等特點。

1 軋機主要參數

1450 mm可逆冷軋機的主要參數為：

來料厚度2.0～4.0 mm；

來料寬度900～1250 mm；

成品厚度0.2～1.0 mm；

成品內徑Φ510 mm；

成品外徑 Φ（1 900～900）mm；

最大軋制力15 000 kN；

最大軋制力矩110 kN·m；

軋制速度（Max）1 000 m/min（δ=0.2～0.8 mm）；

穿帶速度18 m/min。

裝機水平：全數字直流調速，可控硅供電，機組PLC控制；全液壓壓下，AGC厚度控制；工作輥正、負彎輥和中間輥正彎輥調節，中間輥橫移預設定及軋輥分段冷卻輥型調節；開卷CPC對中；工作輥、中間輥快速換輥；卷取機準確停車、卷數記憶、帶尾自動減速停車；軋制過程張力自動控制、數字顯示；軋制線標高、壓下螺絲快速調整；軋機軸承油霧潤滑；故障診斷、報警、斷帶保護；皮帶助卷器助卷。

2 設備組成

1 450 mm六輥可逆冷軋機組機械設備由開卷機、上卷車、開頭矯直機、左卷取機、卸卷車（兩臺）、機前裝置、六輥可逆冷軋機列、機后裝置、換輥裝置、右卷取機、皮帶助卷器等設備組成（如圖1所示）。

圖1 冷軋機組的組成

流體設備組成。普通液壓系統，AGC液壓系統，中間輥橫移，彎輥液壓系統，CPC自動對中液壓系統，稀油潤滑系統，工藝潤滑系統。

電控組成。開卷機傳動為1臺直流電機傳動，左右卷曲機傳動分別為2臺直流電機串聯連接傳動，上、下輥傳動分別為2臺直流電機串聯連接傳動，左右導向輥傳動為1臺直流電機傳動，傳動裝置為ABB DCS502B。自動化系統為西門子S7-400PLC控制，網絡有工業以太網通訊、PROFIBUS-DP、MPI等網絡。

3 系統配置及功能

軋機控制系統的組成如圖2所示。S7-400PLC完成所有邏輯控制、軋機運行速度控制、卷取張力控制、軋機運行狀態和數據指示等功能；工業PC為監控/編程計算機，在工業PC上實現對PLC的程序編制和調試，并可以通過WinCC監控軟件，實現對軋制過程數據的實時監控。

圖2 軋機控制系統的組成

整個系統可分為三個控制系統，L0級、L1級和L2級。

L0級系統為現場自動化系統，主要由DCS500和ET200組成，他們之間通過2條PROFIBUE-DP網絡連接，一條PROFIBUE-DP網絡用于連接現場所有的操作點，另一條PROFIBUE-DP網絡用于所有直流傳動裝置的連接。

L0級系統主要實現以下功能：現場信號（溫度，高度，位置，液位等）的采集，現場執行機構（伺服閥，比例放大閥等）的控制，直流電機和相應冷卻系統的控制，現場操作箱的工藝操作控制，MCC工藝控制與L1系統的信息交換。

L1級系統為基礎級自動化系統，主要由CPU416-2DP、DI、DO、FM450、CP443-1、CP225-1 等組成。L1 級系統主要實現以下功能：生產過程的參數控制，聯鎖和順序控制，各設備運行狀態的監視和報警，液壓站、潤滑站等的工藝控制，主軋機的速度控制和顯示，開卷機和卷取機的恒張力控制，主軋機軋輥負荷平衡控制，斷帶檢測和保護，上卷小車、卸卷小車、乳液流量、方向等工藝操作控制，帶長計算，與L0、L2級系統進行信息交換。

L2級系統為監控級自動化系統，主要由裝在研華工控機中的WinCC監控系統組成，其主要實現以下功能：軋機生產現場的各設備狀態、工藝參數顯示，滿足軋機啟動條件的狀態信號的顯示，設置軋機運行時所需的工藝參數，液壓站和潤滑站的液位、溫度等狀態監視和遠程操作控制，直流電機各個位置的溫度顯示和報警，現場接近開關、限位開關、電磁閥等狀態顯示，軋機運行時的電機電流、電壓的趨勢圖顯示和存儲，系統運行時產生的報警故障顯示和記錄，存儲每一道次軋制的工藝參數，與L1級系統進行信息交換。

4 結束語

本機列采用SIEMENS公司的S7-400 PLC、ET200M遠程I/O站和HMI，以及ABB公司的數字式交、直流傳動裝置，通過PROFIBUS現場總線連接組成軋機電氣控制系統，具有結構開放、組態靈活、控制功能完善、操作簡單規范等特點。經實際運行表明：系統設計合理，運行穩定，工作可靠，設備操作維護方便，控制性能滿足了生產工藝要求，達到了預期的目的。

[1]陳伯時.自動控制系統[M].北京：機械工業出版社，2006.

[2]機械電子工業部天津電氣傳動設計研究所.電氣傳動自動化技術手冊[K].北京：機械工業出版社，2006.