軋鋼電氣自動化控制系統改造技術及其應用

孫慧林

（北京首鋼股份有限公司，河北 遷安 064404）

在軋鋼實際制造過程中，主要是利用一定的工法對鋼錠與鋼坯進行加工，對其形狀進行固定。因而在實際加工中，要求產品形狀、規格尺寸以及生產質量等每個方面都必須做到準確無誤。電氣自動化控制系統對于軋鋼生產具有舉足輕重的作用，唯有確保此系統的穩定性以及精準度滿足相應要求，才能促使軋鋼生產制造處于可控范圍內，以此來保障產品質量與實際生產效率。

1 軋鋼電氣自動化技術概述

近年來，無論是國內市場還是國外市場對于鋼材的需求量都在逐步增加，傳統鋼材的生產制造技術無法滿足當今社會對鋼鐵實際需求。并且伴隨軋鋼電氣自動化技術的引進，軋鋼生產效率得到了顯著提升，自動化控制技術也不斷得到完善與優化。并且軋鋼機具有生產效率比高、易于控制等優點，在很大程度上為鋼鐵行業提供了更多的經濟效益。現階段，國內對于軋鋼電氣自動化技術的研究與創新分為三個方向，首先，是持續使用流程短、投入少、耗能少、效益高、環保效果好的新型技術和工藝；其次，是對形狀規格尺寸的精確度進行提高，同時對外觀進行改進創新，提升內部質量等相應技術受到人們的格外重視；最后生產設備組件趨于規模化、現代化與連續化。由于企業對信息化建設越來越重視，軋鋼技術也得到了高速發展，這就要求相關企業結合自身發展需要，積極學習國內外先進技術經驗，加強對軋鋼自動化技術的研究，并對軋鋼生產工藝進行嚴格控制，對冶金裝備加強日常維護和保養工作，從而達到產品質量提高與精細化管理等要求[1]。

2 改造軋鋼電氣自動化控制系統的關鍵點

2.1 精準把控軋鋼生產中的數學模式

在軋鋼實際制作生產當中，會遇到許許多多有數學相關聯的問題，比如說轉運鋼坯的時候會產生相應張力還有一定的摩擦力等。但是從控制系統的立場上去觀察，有些與數學計算相關的問題還沒有得到徹底解決。追究其根源在于軋鋼在實際制造生產過程中涉及到的實踐數據相對較多，為此應該對其進行不間斷的調整與改正，以便得到精確化與理想化程度更高的控制模型。

2.2 對計算機系統中的有關配置實行全面提升

計算機系統一直被認為是軋鋼控制系統的重要組成部分，為了促使該系統能夠在軋鋼實際生產制造中發揮出更加理想的控制效果，需要全面提高計算機系統的配置，以此種方式方法，期望可以為控制系統實現提供更加牢靠的應用技術基礎。

2.3 優化控制系統

在對軋鋼企業生產制造中的電氣自動化控制系統進行實際利用的時候，如果想讓系統的控制效果有所提高，就必須要對電氣設備的控制系統展開必要的改進與完善。在實現這一進程中，還應該將所有會對其產生不良影響的要素進行綜合全面分析研究。主要可以從以下幾個大的方面進行入手：主觀因素方面、客觀影響要素方面、可量化要素方面以及不可量化要素方面。然后在此基礎上對控制系統不斷進行改進與完善，促使其與軋鋼生產制作的實際需要相符合。

3 軋鋼電氣自動化控制系統在改造過程中用到的相應技術分析

3.1 對軟件部分進行優化

3.1.1 結構優化

軟件在自動化控制系統中發揮著十分重要的作用，對軋鋼工藝具有直接控制作用，對軋鋼設施設備具有指揮作用，對軟件結構進行優化有利于幫助系統滿足軋鋼工藝需求[2]。然而對系統軟件結構實行改進操作的時候，還應該考慮到模塊化設計思路，幫助模塊完成對相應操作功能的有效控制，同時擁有熱加工功和切削加工，達到軟件結構的目的。進行調整時，應該堅持從實際狀況出發，將軋鋼自動化系統的軟件結構劃分為多項執行單元，并以生產控制為基準，對系統內部軟件模塊的相應控制程序實現更好的優化。

3.1.2 程序優化

程序在軟件運行中扮演主導角色，對于自動化控制系統起著決定作用，為此，優化程序和自動化軟件的運行情況、運行水平緊密相關。對程序進行設計和優化的過程中，應該保證指令合理性與可行性不受影響，與此同時對軟件設計方式進行重點研究，加強程序對軋鋼電氣自動化控制系統產生的科學性與合理性[3]。除此之外，對軟件程序進行優化的過程當中，還需要使用PLC。

3.2 對硬件部分進行優化

3.2.1 對輸入電路進行優化設計

在對軋鋼電氣自動化控制系統展開優化設計的時候，應該對軋鋼工藝中輸入電路的相關標準進行仔細研究，然后以此為準則再對輸入電路執行優化操作。在鋼材生產制造過程中，需要消耗大量電能，這時為了保障供電的穩定性，還需要在軋鋼自動化控制系統的輸入電路中加裝凈化元件，確保其中性點接地狀態良好，達到減弱電脈沖對系統電路運行產生的干擾的程度[4]。

3.2.2 對輸出電路進行優化設計

以鋼材制造生產的視角上看，有必要從設計方面對軋鋼輸出電路實行優化，參照電氣自動化控制系統使用標準指標，對輸出電路進行優化。當軋鋼輸出電路發生異常情況時，會給線路負荷的均衡性造成一定影響，從而降低電能輸出效率，嚴重時還會產生浪涌并對現狀產生不良影響。為此，應該在該系統的輸出電路中，依靠吸收電路浪涌的模式，及時解除干擾。

3.2.3 防干擾措施優化

防干擾設計是系統硬件優化的重要組成部分，應該對自動化控制系統的周邊環境所產生的干擾進行充分考慮，避免系統因受到外界因素干擾而無法實現正常運行。系統防干擾模式主要有三種：①對同頻線路進行分開排列，對所有可能會造成干擾的線路進行分離安放，同時還應該在線路外部配備相適應的、高效的屏蔽材料；②將控制系統所用的變壓器進行單獨放置，并讓每個變壓器都處于獨立狀態；③對電磁屏等硬件設施進行進一步優化，使用質量比較好的外殼進行接地，同時采取有效的防靜電措施[5]。

4 軋鋼電氣自動化控制系統改造的注意事項

4.1 優化控制系統

對機電設施、控制系統以及工藝流程之間的相互作用進行細致思考，也是實現最優化控制的基礎，也只有在最優控制的基礎上，才能實現穩定、高效生產。由于最優化控制的實現難度相對較大，根源在于實行過程中，不僅需要對主客觀影響因素進行考慮，而且還應該對量化與不能量化等因素的重要影響進行綜合分析，并在落實過程中，對其進行優化和完善，從而將高效生產變成現實。

4.2 對軋制數學模式進行確定

數學計算問題，實際上指的是摩擦力分布、張力計算以及計算精度等有關問題，現階段還沒有得到完全解決。歸根結底是使用生產過程中的時間數據信息，并且不斷進行修正，以此來得到最理想的軋鋼控制模型。除此之外，對軋制進行調整時主要是根據自行張力來進行的，但是由于剛建成的工廠沒有相應的實踐經驗，軋鋼設定的數值和實際參數之間存在很大偏差。盡管全新的規格和新一類的軋制通常處于嘗試環節，無法避免發生誤差，但是趨于完整的理論模型，可以保證參數誤差不斷減小，進而減少試軋的次數。

4.3 對計算機控制系統的有關配置進行提高

對計算機控制系統中的相應配置進行改進，能夠保證計算機的每項功能都能得到有效提高，這里所指的功能有安全性、穩定性以及有效性等。在該控制系統當中，計算機的控制系統是基礎組成部分，若想保證軋鋼得以穩定發展，其系統也應該順應時代發展趨勢，與計算機控制系統的前進步伐相一致，與計算機控制系統的發展緊密結合，繼而為分級集成控制系統實現順利有序工作奠定基礎。

5 軋鋼電氣自動化控制系統改造技術的應用分析

5.1 達到控制有關要求

生產軋鋼的時候，軋機組應用的全部是直流電控制設施，在使用的時候，可以借助可逆法控制正反，并促使其一直處于低速運行中。同時，在對控制系統執行控制操作時，還可以借助全數字直流調速系統對軋鋼的整個生產執行雙閉環速度調節。如果將CBP通信板應用到調速系統中，那么最好再另外輔助其它裝置進行使用，并借助通信網實時傳送故障信息與相應指令。進一步對與檢測儀表息息相關的控制系統執行優化改造，準確測量，繼而使得軋鋼生產質量得到切實保證。

5.2 符合自動化控制標準

首先，對實行控制的通信網絡不斷進行優化與革新，把所有控制裝置全部打造成網絡控制模式，同時優化單機調節，再增添一項手動調節裝置，通過鏈條完成手動控制操作，以免因為網絡問題而發生控制故障。其次，依照實際運行情況按時對軋制表進行調整、更新，降低因大量數據堆積而對數學運算產生影響。最終，還可以借助正反爬行的方式對軋鋼機械實現控制。為了及時發現系統運行問題，應在控制系統中設計相應的故障報警模塊，并促使其能夠得到及時修正，從而保證系統實現安穩運行。

5.3 滿足控制系統自動化改造要求

首先，做好軋線兩級改造工作。促使控制系統所需的傳動網絡、監控網絡及I/O網絡具備信息輸送與交換能力，此后利用三級網絡串聯所有通信網絡，達到數據資源實時共享的目的，并且建立一體化程度比較高的計算機系統[6]。

其次，仿真改人際交互界面。通過對人機交互系統進行有效利用，安排專門的管理人員、控制人員對相關設備進行全方位監控。為了實現這一目的，在改造時，應當對人機交互界面改造工作進行重點關注。要想實現這一過程，還需要從以下兩個方面對人機交互系統實施劃分，一方面是人機交互端口與PLC，另一方面為I/O站的遠程連接。當系統工作過程中，必須要對PLC有關參數進行科學設置。

設定完PLC參數后，可以借助通信網絡的快速傳輸功能迅速進入調速系統中去，然后再借助人機接口將調速系統、電氣系統中的各項參數輸送至CRT。

對PLC速度聯級口進行有效控制，以達到CPU計算功能提升的目的，從而使得自動化控制系統的全部電氣設備及其相應的線路都能滿足實時控制要求。

合理控制微張力，在執行控制操作的進程中，應當在轉矩記憶的前提下對其發送控制指令，同時還能對系統中的直流傳動裝置實行輸出量收集操作。基于軋鋼機械設備是為弱磁調速，由此可見電樞電流跟轉矩之間不存在聯系，簡言之電流記憶法在此過程中無法實施控制功能。

6 結語

總之，軋鋼企業在實際生產過程中，應該對電氣自動化控制系統進行合理應用，因為它能對傳統工藝生產方式進行有效轉變，能對工業設備實現自動化控制，還能讓工藝流程與技術的作用和優勢能在實際生產過程中得到充分發揮，以此來滿足軋鋼生產質量和效率提升的需要。但是最近幾年軋鋼行業不斷向前發展，電氣自動化技術也應該與時俱進。利用此種方式，才能對傳統自動化控制系統運用中存在的相應問題進行妥善處理，讓系統的控制效果更明顯。這樣做有利于提高軋鋼生產效果，并且能夠幫助軋鋼企業收獲更多的經濟效益。