冷軋自動化過程控制的研究

張宏偉

摘要：現階段，隨著制造業對冷軋鋼板的質量要求越來越高，相應的計算機控制系統建設要求越來越高。本文對冷軋過程的自動化控制、軟件系統等進行了分析，并對操作維護相關注意事項進行了概述，旨在為相關制造生產提供一定了理論基礎。

關鍵詞：冷軋自動化；過程控制；研究

1 前言

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，經過自動化加工軋制成為所需厚度的鋼板，屬于生產制造行業中的高端材料，目前對軋制成品的要求越來越高，因此，冷軋自動化工藝的要求越來越高，冷軋工藝成為關鍵問題，它是冶金制造業的重要加工技術。現階段，冷軋生產線的精度、效率、操作穩定性等諸多要求使得相應的計算機控制技術需要進一步提升。

2 冷軋自動化部分

冷軋生產控制系統根據功能屬性不同，大體分為兩級控制系統，一級控制為設備控制，二級控制為過程控制，俗稱過程控制自動化，二者通過系統之間的網絡實現數據傳輸，具體介紹如下：其一、一級控制，也是基礎控制階段，通過對過程變量進行維持給定數值控制、協調整體工藝流程、實現自動化操作的控制。該階段對設備的速度、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。該系統的設計需要符合液壓系統控制要求、數據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工藝流程正常運行，通過數學模型得出相應的控制壓力，根據需要對產品質量進行控制，形成工藝流程的生產報表、質量報表等數據，完成操作流程的監控任務，該過程控制在鋼卷稱重后脫離生產線即完成。

2.1 一級控制

基礎自動化級主要是通過處理與收集設備的速度、位置及順序等數據，以使生產線入口與出口實現自動化，從而使控制產品的板形、張力、寬度及厚度等基礎性任務得以完成。設計基礎自動化系統必須使各功能之間的互相通信、人機對話、處理數據、傳輸數據、控制邏輯、跟蹤物料以及控制液壓系統等功能得以滿足。

2.2 二級控制

過程控制自動化級通常是選用互為熱備份的兩臺計算機，然后再利用以太網把兩臺過程控制計算機與附助儀器結合起來。自熱軋酸洗卷開卷起，兩臺過程控制計算機就開始錄入并管理原材料的初始數據，同時跟蹤待軋、正在軋以及已經軋過的鋼卷數據，另外還會預先設置并測算過程參數數學模型，記載并采集處理軋制過程數據，然后形成并打印質量報表、生產報表以及工程報表，最后再完成控制人機對話、數據傳輸、處理歷史數據、過程自學習、軋鋼模擬、操作與啟動應用系統以及對畫面的顯示事件監視進行維護等工作，直至運輸鋼卷的系統在線稱重離線之后才結束。

3 二級控制機的軟件

其一、位置跟蹤子系統，功能體現在對鋼材在工藝流程中的位置進行實時監控，響應一級機的斷帶信號，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，將相關數據進行收集、錄入操作；其三、計劃管理，根據主管人員在二級機中錄入的生產計劃進行相應的操作施工；其四、停機，對相關停機操作進行監控、記錄、管理；其五、報表，軋機正常工作過程中，根據需要進行質量、產量等相關報表；其六、畫面，操作管理人員根據操作界面進行數據錄入、材料位置跟蹤、設定、斷帶故障處理等相關操作，實現便捷方便的操作控制。

4 二級控制機軟件系統的構造

事件監視動作分配器是冷軋過程控制機軟件的核心部分，其他子系統模塊都是由它來啟動的，它能夠對外部設備與進程觸發、數據流、內存緩沖區、進程間通信之間的相互關系進行協調，使軋機在完成各類相關動作時實現自動化。

因為二級控制機所采用的數據格式不同于一級控制機。所以倘若二級機的內存緩沖區接收到一級機的初始數據時，必須轉換工程單位。監控軋機進程的事件是由二級機的監視器觸發的，隨后再讓事件監控子系統對一級控制信號進行監控，同時將檢測到的事件進程信息傳達給事件監視動作分配器。每次接收到一個事件，事件監視動作分配器都會將執行相關動作的指令傳達給應用程序，待應用程序收到并完成動作之后，再返回事件信息，冷軋自動控制的動作鏈就是由“傳達―等待―接收”一系列的重復動作構成的。

5 計算二級控制機的規程

在接收到信息指令之后，軋制規程計算進程就會對入口處的鋼卷號加以獲取，同時對原材料卷的初始數據予以檢索出來，然后再根據軋制工藝規范與產成品技術數據，并結合軋輥直徑、模型參數、彎輥數據、自學習因子以及軋機限制等來計算軋制規程，并對計算規程的結果加以存儲，最后再將完成信息傳達給事件監視動作分配器。

5.1 采集模型數據

在將鋼卷放入軋機之后，當接收到事件監視動作分配器傳達的開始信息之后，采集數據的進程就會立即完成分析、采樣及儲存穿帶與最小最大中間穩態速度軋制過程中所測量的數據。

5.2 對給定進行預先設置

軋制過程的控制參數是由計算軋制規程的數據構成的，由預先設置的進程依據所獲得的信息，預先設置鋼卷與軋機的各項技術質量標準。同時對目前的軋機限制、軋輥數據以及模型參數予以預先設置并檢索出來。依據標志來對是否在進行穿帶加以判定。

5.3 自適應學習

為了獲取軋制力、功率及前滑的校正因子，需要借助數學模型來對采集到的帶鋼寬度、厚度、軋制力、張力及速度等數據進行重新計算。將計算理論數據與測量數據之間的偏差找出來，每次完成軋制鋼卷時，事件監視動作分配就會將信息激活自學習因子予以傳達出來。通過對鋼卷進行確認以及對數據、所測量到的數據、預報的軋制規范數據以及所應用的學習校正因子進行提取，自適應學習進程就會形成新的學習因子，同時把它們保存至此卷的數據記錄之中，最后再將完成學習的信息傳達給事件監視動作分配器。

6 結語

綜上所述，我們可以得知，冷軋是一項具有高效、高精確度、不間斷性以及較高自動化程度的工藝，所以，其所配備的計算機控制系統也必須具有較快的反應能力、較高的精確度、較高的穩定性以及較快的速度，這樣才能使冷軋技術實現更好的發展。

參考文獻：

[1]張寧，趙亮，汪中.鞍鋼1450冷軋生產線酸再生機組電控系統淺析[J].中國新技術新產品.2012（12）.

[2]霍巖巖，謝海云.基于冷軋自動化技術的西門子控制系統[J].科技視界機械與電子，2014（20）：111-112.

[3]李建平，楊紅，牛文勇，王國棟. 直拉式冷軋實驗機自動控制系統[J]. 東北大學學報（自然科學版），2012，33（07）：970-973.

[4]徐利璞，尤磊，計江，王大號.冷軋生產線惰輥的改進及應用[J].軋鋼.2012（06）.

（作者單位：河鋼樂亭鋼鐵有限公司）