軋鋼廠電氣自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)化

劉長滿

（承德鋼鐵集團有限公司，河北 承德 067000）

軋機生產(chǎn)過程中監(jiān)控系統(tǒng)，主要依靠一整套完整有效的電氣自動化控制來實現(xiàn)，來提高軋機生產(chǎn)作業(yè)的標(biāo)準化程度，提升軋機生產(chǎn)水平。對于軋鋼電氣技術(shù)人員來說，掌握軋機電氣自動化控制系統(tǒng)的軟件優(yōu)化、硬件優(yōu)化和設(shè)備優(yōu)化措施，對提升軋鋼生產(chǎn)的穩(wěn)定性具有重要意義。同時基于電氣自動化控制系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，軋鋼電氣技術(shù)人員還要主動承擔(dān)相關(guān)職責(zé)，不斷引進新技術(shù)，確保電氣自動化控制系統(tǒng)更好地服務(wù)軋鋼生產(chǎn)。

1 電氣自動化控制系統(tǒng)

電氣自動化控制系統(tǒng)是指使用信息系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)，是以計算機技術(shù)為核心的系統(tǒng)控制。電氣自動化控制系統(tǒng)在使用中具有三個優(yōu)點；它可以實現(xiàn)集中監(jiān)視管理；可以實現(xiàn)遠程監(jiān)視管理；實現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)視管理。由于使用信息系統(tǒng)的優(yōu)點，信息系統(tǒng)已廣泛用于許多領(lǐng)域，例如生產(chǎn)、服務(wù)和交通控制。電氣自動化控制系統(tǒng)在軋機生產(chǎn)過程中的應(yīng)用可以大大提高軋機的生產(chǎn)效率和軋機生產(chǎn)的安全性，同時可對生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)控，從而減少了突發(fā)事故的可能性。

2 電氣自動化控制系統(tǒng)的作用與應(yīng)用

電氣自動化技術(shù)的水平高低代表著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的程度。隨著全球化和信息時代的發(fā)展，電氣自動化在國民經(jīng)濟中的地位越來越重要。電氣自動化控制系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于冶金工業(yè)中。在冶金工業(yè)發(fā)展過程中，電氣自動化控制系統(tǒng)主要用于以下領(lǐng)域：計算機處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)收集，機械制造中電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制，系統(tǒng)監(jiān)視和控制。電氣自動化控制系統(tǒng)在各種大型設(shè)備運行過程中承擔(dān)參數(shù)監(jiān)視，調(diào)節(jié)控制，報警和計算等功能，可以有效地保證相關(guān)設(shè)備處于最佳工作狀態(tài)。電氣自動化的發(fā)展引領(lǐng)著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展。它可以最大限度地降低企業(yè)成本，確保各種生產(chǎn)活動的順利進行，確保企業(yè)相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備的安全運行，并消除各種操作干擾。實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定連續(xù)運行，減少安全事故的發(fā)生。

3 軋鋼生產(chǎn)工藝

軋鋼生產(chǎn)根據(jù)軋制的溫度不同，分為熱軋和冷軋。軋機生產(chǎn)過程中使用的高溫加熱設(shè)備，以及其中所含的有毒氣體、有毒化學(xué)試劑和噪聲會對軋鋼生產(chǎn)造成危險。只要采取軋鋼生產(chǎn)安全措施，確保作業(yè)技術(shù)水平和作業(yè)過程的標(biāo)準化，就能保證軋鋼生產(chǎn)過程的安全性，軋機中熱軋生產(chǎn)過程的能耗非常高。

圖1 全自動軋鋼控制過程中的功能分配示意圖

4 軋機電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件與硬件優(yōu)化

4.1 優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

做好優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)工作，可以對系統(tǒng)的整體發(fā)展產(chǎn)生積極的影響。通過對鋼軋制工藝系統(tǒng)的準確分析，優(yōu)化系統(tǒng)的內(nèi)部軟件結(jié)構(gòu)，可確保鋼軋制生產(chǎn)工藝滿足軋制水平。電氣自動化控制系統(tǒng)用于優(yōu)化系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以確保軟件結(jié)構(gòu)能夠滿足行業(yè)的加工和生產(chǎn)標(biāo)準，并實現(xiàn)熱加工和切割工藝的實用性。在應(yīng)用電氣自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時，必須實現(xiàn)理論與設(shè)計的有效結(jié)合。

4.2 輸出電路設(shè)計的優(yōu)化

在輸出電路的設(shè)計過程中，有必要在電氣自動控制系統(tǒng)中實現(xiàn)輸出電路與各種指標(biāo)和規(guī)格的綜合對比，然后對輸出電路進行全面優(yōu)化，避免電路輸出出現(xiàn)問題。在生產(chǎn)過程中，可能會降低電路的負載平衡值，進而導(dǎo)致功率輸出效率不斷降低，從而損壞電路。因此，必須在電氣輸出過程中合理使用二極管，以確保在電路浪涌期間防止電路干擾，并確保輸出電壓的穩(wěn)定性。同時，有必要使用PLC技術(shù)監(jiān)視電氣系統(tǒng)的運行，提高電氣操作系統(tǒng)中輸出電路的安全性和及時性。

4.3 優(yōu)化電路的輸入設(shè)計

在電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計中，需要考慮將鋼軋制工藝應(yīng)用于輸入電路。為了保證軋鋼產(chǎn)品的供應(yīng)質(zhì)量，有必要優(yōu)化鋼鐵企業(yè)的輸入線，在輸入線中安裝元件，并進行中性點接地，以減少生產(chǎn)過程中的脈沖干擾。另外，還必須加強對電路工作的檢查，以減少短路次數(shù)，避免輸入電路損壞。

4.4 抗干擾設(shè)計優(yōu)化

在電氣自動化硬件系統(tǒng)的優(yōu)化過程中，抗干擾系統(tǒng)的設(shè)計是非常必要的。優(yōu)化抗干擾設(shè)計水平可以減少外部環(huán)境對生產(chǎn)過程中生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量的影響。為此，我們必須首先了解電氣系統(tǒng)的硬件，分離可能的干擾線，并使用屏蔽電纜模式控制可能引起干擾的相鄰線，從而提高電氣系統(tǒng)運行的安全性；其次，隔離設(shè)計用于隔離電氣控制系統(tǒng)中的變壓器，以避免潛在的系統(tǒng)干擾風(fēng)險，并確保變壓器設(shè)備運行的安全性；第三，優(yōu)化電氣系統(tǒng)中的電磁屏蔽系統(tǒng)的設(shè)計，并通過應(yīng)用防靜電外殼來實現(xiàn)防靜電處理，從而減少電磁干擾問題的發(fā)生。

5 中寬帶軋鋼廠自動化網(wǎng)絡(luò)控制介紹

中寬帶生產(chǎn)線現(xiàn)場的網(wǎng)絡(luò)有5種，分別為以太網(wǎng)、VME網(wǎng)、PROFIBUS-DP網(wǎng)、MPI網(wǎng)、GENIUS網(wǎng)。中寬帶生產(chǎn)線現(xiàn)場的主干網(wǎng)是以太網(wǎng)，使用的通訊協(xié)議是TCP/IP，整體呈星形拓撲結(jié)構(gòu)，最重要的交換機安裝在精軋主電室內(nèi)。

加熱爐區(qū)域的主要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是一個儀控的PLC1和電控的PLC2,還有裝鋼臺和出鋼臺的監(jiān)控畫面的IPC。在裝鋼臺和出鋼臺各有一臺交換機。加熱爐和其他區(qū)域之間的數(shù)據(jù)交換是通過從出鋼臺到粗軋主電室光纖交換機，然后從粗軋的交換機再連接到精軋的主交換機，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。

粗軋主電室內(nèi)C2A控制柜旁邊的柜子是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的柜子，其中有光纖交換機，光纖交換機實現(xiàn)和加熱爐、粗軋操作臺、精軋的數(shù)據(jù)交換。粗軋操作臺上的監(jiān)控畫面裝有GEHCS通訊協(xié)議，通過該通訊協(xié)議實現(xiàn)和C7A之間的數(shù)據(jù)通訊。

熱卷箱通過DP網(wǎng)絡(luò)和C5A連接，C5A是熱卷箱S7-400的一個從站。熱卷箱和S7-300之間是MPI通訊和飛剪PLC之間是以太網(wǎng)通訊。熱卷箱S7-400和熱卷箱畫面之間是MPI通訊。（飛剪的網(wǎng)絡(luò)是2011年新增的）飛剪控制柜處有個交換機，有三個分支，一個連接飛剪PLC，一個連接熱卷箱S7-400，一個連接飛剪操作臺的IPC。

精軋操作臺的除塵工控機和除塵PLC是通過光纖連接的，只是分為從精軋臺到粗軋主電室和粗軋主電室到除塵電磁站兩個部分，在粗軋主電室里面光纖熔接的。

GE 9070 PLC是精軋區(qū)域的主PLC，它主要包括C7A、C6A、C5A、C5B這幾個PLC之間是通過VME網(wǎng)讀寫數(shù)據(jù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊的。如果VME地址是以301開始的說明這個數(shù)據(jù)是C7A寫的，如果VME地址是以302開始的說明這個數(shù)據(jù)是C6A寫的、如果VME地址是以303開始的說明這個數(shù)據(jù)是C5A寫的、如果VME地址是以304開始的說明這個數(shù)據(jù)是CDC5B寫的。

GE9070之間除了VME通訊還有GENIUS通訊，C3A是C6A的遠程站，C4A是C5A的遠程站，C3A、C4A、C5A、C6A、C7A之間構(gòu)成GENIUS網(wǎng)。

C5A和C7A都連接到精軋主交換機上面，兩個PLC之間還有以太網(wǎng)通訊。C5A和熱卷箱的S7-400之間還通過DP網(wǎng)絡(luò)連接。

CDC5B和活套的S1-S5的6RA70直流調(diào)速裝置是通過DP網(wǎng)絡(luò)連接的，CDC5B是主站，在2011年精軋傳動改造的時候，立軋F0、精軋F1-F6直流調(diào)速裝置和精軋的PLC1通過DP網(wǎng)絡(luò)連接。在改造之間給定和控制指令是通過硬線連接的，改造之后全部走網(wǎng)絡(luò)，提高的系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少了電纜的數(shù)量。同時PLC1通過精軋的主交換機和精軋值班室的裝有WINCC的IPC之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，可以實現(xiàn)精軋區(qū)域的狀態(tài)監(jiān)控。

卷取區(qū)域主要的設(shè)備主要有控制1#卷取機的PLC1、控制2#卷取機的PLC2和控制水幕的C9A.其中卷取PLC1和PLC2是西門子的S7-400 PLC，C9A是GE9070PLC。卷取操作臺上有三臺工控機分別和三套PLC連接。PLC1和PLC2之間是通過MPI連接，PLC1與C9A之間是DP網(wǎng)絡(luò)連接。在C9A PLC控制柜里面有一個光纖交換機和精軋主交換機以及卷取CTC畫面相連。卷取的C9A可以通過以太網(wǎng)實現(xiàn)和C7A、C5A之間的以太網(wǎng)通訊卷取區(qū)域另外的一個網(wǎng)絡(luò)是DP網(wǎng)絡(luò)，1#卷取機的PLC1通過DP網(wǎng)絡(luò)和1#卷取機芯棒和夾送輥的6RA70裝置相連接。2#卷取機的PLC2通過DP網(wǎng)絡(luò)和2#卷取機的芯棒電機、夾送輥電機（兩個，其中一個是備用）、4個助卷輥的6RA70連接構(gòu)成卷取區(qū)域的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)。

6 結(jié)論

通常，軋鋼工藝不僅應(yīng)確保軋制產(chǎn)品的標(biāo)準化，還應(yīng)確保軋制產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性。 為此，有必要充分優(yōu)化電氣自動化控制系統(tǒng)的運行效率，充分發(fā)揮其運行監(jiān)控能力，改善軋鋼生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)工藝。實現(xiàn)軋鋼企業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。