冷軋酸洗機組自動化控制系統的研究

馬 平（山鋼集團萊蕪分公司自動化部,山東 萊蕪 271104）

冷軋酸洗機組自動化控制系統的研究

馬 平
（山鋼集團萊蕪分公司自動化部,山東 萊蕪 271104）

摘 要：目前冷軋酸洗機組大都采用采用PLC控制，本文先簡單介紹了控制系統的硬件組成，然后從入口段控制、帶鋼張力控制、帶鋼速度控制、帶鋼跟蹤控制、工藝段和出口段控制等幾個方面，系統的研究了酸洗機組自動化控制系統基礎自動化級的主要功能。

關鍵詞：冷軋;酸洗基組;自動化控制

1 前言

冷軋酸洗機組自動化控制系統通常使用標準四級控制：現場級0級，基礎自動化級1級，過程自動化控制級2級，生產執行控制級3級，控制系統包括一套單獨的HMI系統以及傳感器儀表和數字傳動，而基礎自動化級的主要控制功能包括入口段、帶鋼張力、帶鋼速度、帶鋼跟蹤以及工藝段與出口段的控制，下文分別進行研究。

2 控制系統硬件組成

我們公司采用德國西門子公司生產的全線PLC系統和傳動系統作為改造后的控制系統。控制系統的主要硬件為十二套西門子Τ400和s7-400 PLC，不改變以前用于機組控制的十套PLC的數目，另外添加了兩套PLC來實現設定值分配和物料跟蹤的作用。利用PLC代替以前的分立控制方式來完成工藝段儀表控制的PID調節，從而使精度和控制穩定性得到改善。傳動系統改造后的組成成分是四十一套西門子6RΑ70系列全數字直流傳動裝置，監測電機轉速實際值的器件由脈沖編碼器代替原來的測速發電機，改造后傳動系統的精度和控制功能也比改造前提高了很多，其中高達0.1%的單機控制精度，而單臺直流調速系統的組成主是：主回路開關、繼電器、接觸器、輸入輸出電抗器、6RΑ70系列直流數字調速裝置等。

3 自動化系統控制方法

3.1 入口段控制

（1）運輸鋼卷：控制由NO.1及NO.2鋼卷小車至入口活套的順序。

（2）順序控制酸洗入口：包括鋼卷自預開卷位至開卷機、帶頭自動穿帶至等待位和導板、帶頭自動剪切、帶尾自動剪切、帶尾自動甩尾到焊機、帶鋼焊接

（3）控制入口活套：依照入口出口速度和加速度給空套位置和最大套量位置設定預估計值。由于焊接造成酸洗入口段停車，則帶鋼由入口活套運輸到工藝段。若設定位置大于入口活套套量，開啟入口段爬行速度并按動運行按鈕而非保持按鈕，入口段便開始加快速度而且運行速度等于工藝段速度與加速度的和。如果入口活套到達了設定套量位置，便會與工藝段有相同的速度。

3.2 帶鋼張力控制

（1）控制額定或操作張力：為確保帶鋼繃緊和運送順利，需要在入口段設定足夠的帶鋼張力來，并通過HMI將張力預設定值傳輸到開卷機傳動系統。為確保帶鋼的正常運行，工藝段帶鋼張力的控制應該在過程計算機中依照帶鋼材質、板型和橫斷面由操作工利用HMI或者獨立數據表格來設置拉矯機張力和彎曲輥、矯直輥的壓入深度值，而由過程計算機來設置其他的僅取決于帶鋼材質和橫斷面的張力值，張力輥和活套傳動系統的控制則由帶鋼跟蹤系統與設定輸出結合起來完成。

（2）控制穿帶張力：通常在帶鋼進入和穿出時以額定張力30%的小張力操作，從而帶鋼基本繃緊，可以手動或自動輸入帶鋼進入張力值。

（3）控制臨時停車張力：控制系統在機組臨時停車延時后自動給出臨時停車張力，其張力值大約為額定張力的30%（與帶鋼進入張力值相似），務必依照帶鋼張力自動功能投入臨時停車張力且在傳動系統穩定的時候執行。

3.3 控制帶鋼速度

（1）設定酸洗入口段速度：聯動啟車機組和帶鋼焊接完成之前，開卷機和處理器的穿帶速度（最大60m/min）選擇，以及NO.1糾偏輥壓輥、NO.1張力輥和壓輥速度選擇，這兩種速度選擇被設定控制且能夠同時以不同的帶鋼速度運行。完成帶鋼焊接且聯機啟動機組后，只可以運行相同的帶鋼速度，并以NO.1張力輥速度作為入口段正常運行的基準速度。

（2）設定酸洗工藝段速度：傳動轉向輥、拉矯機及NO.4糾偏輥壓輥為同一速度基準，而整個酸洗機組和工藝段在正常運行的速度基準是拉矯機的NO.3張力輥速度。

（3）設置酸洗出口段速度：機組中具有相同速度基準的是圓盤剪段NO.4張力輥和碎邊剪，同時出口段正常運行的速度基準是NO.4張力輥速度。

3.4 帶鋼跟蹤控制

（1）控制活套：監視和控制活套位置，依照出入口帶鋼速度及加速度算出活套位置的預定值，然后除以帶鋼股數得到實際位置值，從而實現帶鋼定位功能。

（2）跟蹤焊縫：焊縫跟蹤依次到月牙剪位置、圓盤剪位置、軋機入口。

（3）跟蹤鋼卷：處理帶鋼鋼卷號、寬度、厚度、延伸率等數據。

3.5 控制工藝段和出口段

（1）控制拉矯機：一般由拉矯機NO.3與NO.2張力輥的速度差值計算得到拉矯機張力，而NO.3張力輥與主傳動電機的主令速度有關。通常操作拉矯機的方式包括張力方式（以張力傳動方式控制負荷平衡來保持延伸率傳動實際力矩的恒定值）、延伸率功能不投入方式

（預設定延伸率傳動的速度與變形程度初值為0）、延伸率功能投入方式（根據延伸率來預設定延伸率傳動速度）這三種，而延伸率的實際測量和顯示與操作方式無關。

（2）控制圓盤剪段：為了讓碎邊剪有微量的牽引速度，機組速度要比預設的碎邊剪速度略小一點，也就是基本設定值與偏移量的和。

（3）控制NO.1和NO.2出口活套：①NO.1出口活套的控制可以積累在圓盤剪段由于插入更換刀刃或月牙剪沖月牙停車時由工藝段帶進來的帶鋼。如果圓盤剪段速度小于工藝段速度，工藝段速度會在NO.1出口活套達到設定套量位置后降低至爬行速度值，操作工此刻能夠令工藝段與圓盤剪段的速度相同或者停止工藝段。②NO.2出口活套的控制可以在圓盤剪段因插入更換刀刃或月牙剪沖月牙停車時將足夠的帶鋼輸送給軋機，從而將積累的帶鋼保存下來。NO.2出口活套的套量少于設定位置時，開啟爬行速度按動運行按鈕而非保持按鈕，圓盤剪段便開始加速且運行速度等于工藝段速度與加速度的和，NO.2出口活套到達設定套量位置時速度降低且與軋機入口一同運行。

4 結語

自從在冷軋酸洗機組中應用本文所介紹的自動化控制系統之后，機組性能在帶鋼的張力、速度控制，入口段帶鋼的自動定位，和活套的位置控制中都很穩定，很適合生產工藝指標和操作要求。因此，此控制系統的設計研究經實踐證明是很成功的。

參考文獻:

[1]曾國昌,韋日禎.冷軋酸洗機組自動化控制系統研究[J].機電信息,2014(24).

[2]蘇全在,玉德.推拉式酸洗機組自動化系統研究與應用[D].一重技術,2014(02).