基于我國鋼鐵冶金電氣技術與自動化控制程序的改造運用

劉海平

摘 要：自21世紀以來，我國科學技術發展非常迅猛，尤其是在智能和信息技術方面的發展，這對鋼鐵冶金電氣設計中的自動化控制技術是一次變革，使復雜的電氣自動化控制體系的控制策略和控制算法得到改進，使數學模型加上自適應修正，從而促進自動化控制體系能夠自我適應環境變化并做出相應的改變。本文主要介紹了電氣自動化控制系統中的自動厚度控制技術以及其自動化控制程序的改造運用研究。

關鍵詞：鋼鐵冶金；電氣技術；自動化控制

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）14-0054-01

隨著信息科學技術和生產力水平的不斷進步，自動化控制技術也得到了飛快發展，現已滲入人們的日常生活和生產活動中。其中，鋼鐵冶金行業的電氣自動化控制技術尤為明顯。鋼鐵冶金電氣設計中的自動化控制技術不僅節約了人力資源，而且在很大程度上提高了鋼鐵冶金的生產效率和鏟平質量。鋼鐵冶金電氣設計按照自動化的標準設計不僅可以滿足客戶對產品不同品種和規格的需求，也可以使鋼鐵冶金企業能夠在有限的交貨期限內生產高質量的產品[1]。所以，鋼鐵冶金行業要不斷開發新的電氣自動化控制技術，從而提高我國的鋼鐵冶金行業的綜合競爭力，促進鋼鐵冶金電氣設計中的自動化控制技術的快速發展。

1 冶金電氣自動化特點

我國鋼鐵冶金行業電氣自動化控制起步比較晚，現在的自動化控制技術水平與國外相比還比較低，大部分的鋼鐵冶金行業反映冶金生產技術內容涉及比較廣泛、冶金生產工藝太復雜和冶金生產對電子技術的高依賴性等特點使得鋼鐵冶金電氣設計中的自動化控制技術迫切需要改進和創新。

1.1 冶金生產技術內容涉及廣泛

冶金生產涉及的環節比較多，內容也比較廣泛，技術涵蓋面很大，屬于流程型生產。該生產過程包括物理變化和化學變化，存在各種不確定性因素和突變因素，涵蓋環節多且連續性強的工藝，因此冶金生產過程的技術非常復雜，需要嚴格控制生產原料比例、監控物理變化參數和環境化學參數等生產技術條件，防止其發生波動，從而保證鋼鐵冶金生產的安全順利運行[2]。這同樣要求了電氣自動化控制系統能全方位的控制生產的全過程，從而滿足生產過程安全，冶金產品質量高等生產控制和管理需要。

1.2 冶金生產工藝復雜

應用在鋼鐵冶金生產過程中自動控制技術比較復雜。為了實現電氣自動化控制系統覆蓋鋼鐵冶金生產全過程，必須使機械設備的硬件與軟件互相配合，在不同的生產要求和操作環境使用不同的硬件與軟件配合操作方案，從而促進機械設備高效率運作，最終實現生產過程優化的目的。因此，為了真正實現生產效益提高的目的，設備操作技術人員必須全面掌握專業的知識和設備操作技術。

1.3 對電子技術依賴性強

鋼鐵冶金生產為了提升其自動化控制的要求，整個過程都涉及到電子技術的使用。如通過應用電子技術的原理使用傳感器來完成信號采集，使用控制器來完成信號監控、轉換和結果運算等操作，從而實現鋼鐵冶金生產的全自動化過程。

2 自動厚度控制

基礎自動化級中最重要的是自動厚度控制（AGC）[3]。由于來料厚度、溫度變化、張力變化、軋輥轉速變化、輥縫變化、機械性能波動等影響因素會通過引起軋制壓力的變化而使帶鋼厚度產生變化。溫度升高，變形抗壓會減小，從而導致軋制壓力減小，軋機彈跳下降，板厚度變薄；來料厚度減小，會使壓下量減小，從而導致軋制壓力減小，軋機彈跳下降，板厚度變薄；張力增大，會使變形抗壓減小，從而導致軋制壓力減小，軋機彈跳下降，板厚度變薄；軋輥轉速主要受摩擦系數的影響，摩擦系數減小，會使變形抗壓減小，從而導致軋制壓力減小，軋機彈跳下降，板厚度變薄；原始輥縫減小，板厚度變薄。因此，鋼鐵冶金生產過程中實現自動厚度控制具有非常重要的意義。

2.1 自動厚度控制原理

自動厚度控制是指連續測量帶鋼軋出厚度，主要借助輥縫儀和壓頭等測厚儀或傳感器。然后求出實際測量的厚度與給定厚度之間的的厚度偏差信號，通過鋼鐵冶金生產的控制回路和裝置以及計算機的程序功能來調整壓下位置和軋制速度，從而實現把厚度控制在偏差允許的范圍內的手段。實現厚度自動控制的系統就被稱為自動厚度控制（Auto Gauga Control，AGC）。

2.2 自動厚度控制組成部分

為了控制軋件厚度，壓下或軋輥轉速的改變一般要經過一系列復雜的過程實現。這些過程需要建立各種環節的調節模型，因此，現在的自動厚度控制體系一般由測厚部分、厚度比較和調節部分、輥縫調節部分這三部分組成。

（1）測厚部分。測厚部分主要是用來檢測得到的軋件實際厚度。熱連軋主要采用X射線和7射線的非接觸式兩種測厚儀，冷連軋不僅可以X射線和7射線的非接觸式兩種測厚儀，還可以采用滾輪式接觸測厚儀。厚度控制系統主要通過一次信號檢測來對系統進行精確的控制。當監測信號越遲鈍時，相應的慣性調節就越大。（2）厚度比較和調節部分。厚度比較和調節部分主要是將軋件的實際檢測厚度與給定厚度比較，取出厚度偏差信號，然后根據具體情況和要求，通過計算機程序功能調節壓下位置和軋制速度使厚度變化在最大偏差允許的范圍內。（3）輥縫調節部分。輥縫調節部分主要是根據計算出的鋼彈跳量大小和輥縫調節信號，按照輥縫調節量與厚度控制之間的一定比例關系調節輥縫，從而達到減少甚至消除軋件厚度偏差的目的。

2.3 自動厚度控制程序的改造運用研究

經研究發現，自動厚度控制模式和算法比較多且復雜，而且實際得電氣自動化控制系統通常包括多種控制模式，因此，要不斷改進自動厚度控制技術的控制算法、結構和策略。張進之等[4]通過采用DAGC方法改進西門子厚度控制模型后，不僅可以使調節參數更加簡單化，而且可以提高厚度控制的精度。馬東[5]通過忽略所有修正之和和厚度偏差死區設置等方法優化了自動厚度控制算法，并證明改進后的控制算法不僅可以簡化設定過程，使設定一步到位，而且提高了板帶的厚度偏差精度。

3 結語

冶金電氣設計中的自動化控制技術本身是個復雜的過程，它的應用對鋼鐵行業的生產至關重要。先進的電氣自動化控制技術的應用不僅可以生產更加穩定、標準的高質量產品，提高生產效率，而且可以節省人力資源和保證鋼鐵冶金廠安全運行。

參考文獻

[1]孫彥廣.我國冶金自動化技術進展和發展趨勢分析[J].自動化博覽，2008（Z1）：16-19.

[2]張禮.電氣自動化在冶金工業控制技術領域的應用研究[J].價值工程，2015（2）：24-25.

[3]王正林.中國冶金自動化技術發展狀況與趨勢分析[J].自動化博覽，2009（5）：46-47.

[4]張進之，馬鵬翔，胡松濤.采用DAGC方法改進引進的厚度控制數學模型的研究及實踐[J].冶金自動化，2008（5）：42-45.

[5]馬東.帶鋼熱連軋AGC自動厚度控制的應用與研究[D].東北大學，2003.