冷轧UC轧机自动板型控制系统

科学论坛　ｌ　ＩＮ－＂　Ｃｈｉｎａ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｒｅｖｉｅｗ　冷轧热镀锌机组自动控制系统　付振兴　（唐山首信自动化信息技术有限公司河北唐山０６３０００）　［摘要］介绍了冷轧薄板）－２＃连续热镀锌生产线带钢的自动控制系统，其自动控制系统采用了西门子自动化产品，本文就其系统配置和特点以及张力控　制作一阐述。　［关键词］热镀自动控制西门子　中图分类号：ＴＰ２７３．５　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１４）０７—０３１６一Ｏｌ　热镀锌钢板作为防腐涂层产品，在我国建筑、家电、汽车等领域，应用的广　度和深度不断扩大，是国民经济建设中常用的、基础的、节能环保的循环经济用　材。？我厂热镀锌机组于２００５年顺利实现热负荷试车一次成功，目前正处于生产　过程中，其自动控制系统采用了西门子自动化产品，本文就其系统配置和特点　及张力控制作一阐述。　１．工艺简介　二镀锌生产线由法国克莱西姆公司负责总体设计，关键设备从法国、美国　引进，最高工艺速度可达到１２０米／ＳＹｔ：０，设计年产热轧镀锌钢板５ｏ７ｚ吨，产品规　格为０．８～５．Ｏｍｍ×８２０－１６５０ｒａｍ；主要设备有２台开卷机、１台窄搭接焊机、入　口活套、布里克蒙卧式退火炉、锌锅及气刀、冷却段、光整机、拉矫机、钝化系统、　出口活套、涂油机、飞剪、２台卷取机。　２　系统配置　２　１概述　基础自动化系统采用ＳＩＭＡＴＩＣ　ｓ７—４００可编程逻辑控制器（ＰＬＣ），包括　机架、电源模块、中央处理单元（ＣＰＵ）、信号模块、接口模块、功能模块、通讯模　块等　软件开发平台为ＳＴＥＰ　７、ＣＦＣ、Ｄ７－ＳＹＳ、ＧＲＡＰＨ等，编程语言包括顺　序功能流程图、结构文本、功能块图、指令表、梯形图。　人机接口（Ｈｋｎ）采用Ｓｅｒｖｅｒ／ｃｌｊｅｎｔ结构，由１台服务器、若干台客户机以及　相关网络设备组成。服务器管理着过程通讯、数据存贮以及与客户机的通讯；客　户机作为操作站，显示从服务器发出的数据，接受操作员的输入，并将它传送至　服务器。人机接口软件采用ＷｉｎＣｅ，包括服务器版、运行版和开发版　系统网络采用三级架构，ＨＭＩ服务器与ＰＬＣ之间通过工业以太网（ＴＣＰ／　ＩＰ，Ｉｓｏ／ｏｓＤ进行数据通讯，其最大通讯速率为１００ＭｂＩ￣；ＨＭＩ服务器与客户　机之间通过以太网（ＴＣＰ／ＩＰ）进行数据通讯；现场总线采用当今最重要的标准　Ｐｒｏｆｉｂｕｓ－ＤＰ，其数据传输速率为９．６Ｋ～１２Ｍｂｐｓ，传动装置配有ＣＢＰ２通讯模　块与ＰＬＣ进行通讯。　传动控制系统采用现代矢量控制（ＶＣ）的代表ＳＩＭＯＶＥＲＴ　ＭａｓｔｅｒＤｒｉｖｅｓ　６ＳＥ７０￣频装置，主要由公用整流器、直流母线以及逆变单元三部分组成。逆变　单元采用ＩＧＢＴｒＪＪ率元件；公用整流器采用带有预充电回路的晶闸管三相全控　桥，传动维护工具为Ｄｒｉｖｅ　ＥＳ。为了提高输出电流将两台具有相同额定电流的　整流装置并联　制动方式采用能耗制动，用于机组紧急制动情况下系统处于发　电状态时产生的能量消耗，以确保直流母线不过压。　２．２配置特点　２．２．１多ＣＰＵ系统的应用　基于热镀锌机组的复杂性，选择较高级的ＣＰＵ４１６—２作为ＰＬＣ的中央处理　器，并且采用多ＣＰＵ系统，每个ＣＰＵ的功能分配如下表所示。　２．２．２应用软件编制采用单元结构　热镀锌机组的应用软件编制分为不同的单元，每个单元完成相应的功能，　使软件可读性好，结构清晰，易于修改和维护。　（１）机组协调控制（Ｌｉｎｅ　Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ，ＬＣＯ）　ＬＣＯ主要功能有：操作模式处理；机组启动和运行联锁条件的检查确认，　表Ｉ　黪薅　赣　ｔｌ　懿　髓　瓣　巷　馨　虢鏊　辫　冀蕊￡髓ｌ　§　蕊　嚣　《　棼誊　磐　瓣　氛臻爝赣　瓣　囊黪强《秘砖萋羲臻　鏊　虢耩黪　§嚣　ｌ　《　￡≮瓣　艨　瓣瓣　撵　｝ｌ棼０　｛　§罐餐　％ｌ鬟嚣黼｝　麓　《　《《　蕊　辩　髓　髓　哮　蕊　《§羲等　｛　辫　攀　畿　赣瓣鬻　髓｝％　≥　黪　镰瓣　攀　髓镳冁黎撩　４　舔０　瓣满黎　簪　麟麟　糕　瓣　黪瓣罐　舣　§　簿　瓣　｝　赣　；　瓣《　蜘§拣　｛　！麟　髓　麟蕊譬镳　《§瓠　ｉ　蟪　糕懋　蕊　瓣蕊瓣辩　艨　瓣　黪攘耩《　舔　§　《鼗《　糕艨《§　》　滞懿　蕊　髓　耩辩羲　蟾　｛　；　瓣泽　｛　｝蕊懿髓｛　蔫　强《０　濑稻　麟　ｌ鬻。爱麓墓　糍麓黪毒墓霪冀蔓蠹“酾　黧蕊　，　瀵　蕊瓣　瓣黪　＿一　ｌｌ¨　■　■　｛蠖　熬｝　瓣　耩　簿祷稳蓥簿涟　瓣　器　ｒ　３１６｝科技博览　操作指令及设定值的选择和下达；辅助传动控制命令的产生；穿带、甩尾、定位　等自动顺序控制；传动的接通、关断控制及状态监视；成组及单独点动操作；带　钢位置监视等。　（２）主令速度生成器（Ｍａｓｔｅｒ　Ｒａｍｐ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ，ＭＲＧ）　ＭＲＧ主要功能有：速度和加速度斜坡的产生；根据ＬＣＯ的设定进行带钢尾　部的自动减速以及带钢的自动定位；张力的斜坡处理及开卷机、卷取机、活套、　张紧辊等的张力控制；静张力和运行张力的自动处理；带钢的断带检测；活套自　动位置控制；传动控制及通讯处理等。从表ｌ中可以看出，每一段均配有主控和　顺控ＣＰＵ，ＬＣＯ和ＭＲＧ一般在同一个主控ＣＰＵ中实现。　（３）顺序控制（Ｓｕｐｐｏｒｔ　ａｎｄ　Ｓｅｑｕｅｎｃｅ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，ＳＳＦ）　ＳＳＦ的控制对象是与生产线速度、张力无关的设备，如电磁阀、恒速电机　等。顺控ＣＰＵ将操作或主控命令结合安全联锁信号，对现场设备发出动作命令，　同时监视其反馈信号，并在ＨＭＩ画面上进行显示。顺控ＣＰＵ还负责除张力计外　所有机电一体品的接口。　（４）仪表控制（Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｉ＆Ｃ）　本机组采用西门＠ＳＩＭＡＴＩＣ　ｓ７实现仪表控制功能，用于仪表控制的ＣＰＵ　安装在与跟踪系统ＣＰＵ相同的框架上，其控制范围包括清洗段、湿平整及高压　清洗系统、后处理段。Ｉ＆Ｃ主要功能有：温度、流量、压力，液位、电导率的控制和　监视。　（５）物料跟踪（Ｍａｔｅｒｉａｌ　Ｔｒａｃｋｉｎｇ，ＭＴＲ）　ＭＴＲ可实现对其跟踪区域内运行的所有带钢上的特殊点（如焊缝、缺陷　等）的精确位置跟踪及其钢卷数据的精确跟踪，还能为机组的其他控制设备激　活新的设定值，并统计汇报机组的生产数据。　３．张力控制　３．１张力辊的控制　张力辊有速度控制和张力控制二种控制方式。　３．１．１张力辊的速度控制方式　本机组中，ｌｏｓ、４号、６号以及１０Ａ号张力辊分别是人口段、工艺段、平整段　以及出口段的主令速度辊。在速度控制方式下，要求张力辊组的多个传动辊的　作用力一致，辊的速度要实时保证同步。采用标准的双闭环速度控制系统予以　实现，速度环不允许饱和。　３．１．２张力辊的张力控制方式　除主令速度辊以外，其余张力辊均为直接张力控制。将张力调节器的输出　叠加到速度设定上，使速度环饱和，即速度环之外为张力环，张力调节器和速度　调节器均为比例积分形式，以此来保证各个传动辊的转矩输出一致。　３．１．３张力辊的负荷平衡控制　负荷平衡控制是张力辊控制的一个重要内容，其作用是使各张力辊的负荷　尽可能地相近或满足一定比例的分配，使各张力辊都能发挥各自能力，协同完　成带钢张力控制要求。其基本原理是将测得的各张力辊电机电流送到控制器内　进行比较，差值经负荷平衡调节器输出后叠加到从辊的速度给定上，通过调节　从辊的速度来控制输出转矩　３．２拉矫机的控制　平整段出口设置有两弯两矫形式的拉矫机，其目的是获得良好板形，改善　材料各向异性，消除屈服平台，阻止滑移线形成。前后张力辊的传动方式为单独　驱动，控制方式有延伸率控制与张力控制　张力控制模式下，前后张力辊之间无　速度差，为张力辊直接张力控制方式。　延伸率控制模式下（延伸率定义同平整机），前后张力辊之间有了因为延伸　率而产生的速度差，拉矫机入、出口侧各安装有１个ＰＬＧ，分别对每个测量周期　的带钢长度进行计数，这样就可确定带钢长度并计算出延伸率的实际值。　４．结语　冷轧二镀锌生产线通过西门子自动化控制，保证设备正常运行。　参考文献　［１】徐秀清，王顺兴．连续热镀锌工艺进展与展望［Ｊ］．表面技术．２００７，３６（１）：　２２８－２３０．　［２】张万忠，刘明芹．电器与ＰＬＣ控制技术【Ｍ】．北京：化学工业出版社，　２００３．

带钢冷连轧机组中的自动辊缝控制系统

带钢冷连轧机组是现代钢铁生产中不可缺少的一个重要设备，其主要作用是通过不断冷轧来将钢坯制成所需的带钢。在整个生产过程中，自动辊缝控制系统起着至关重要的作用，对带钢的质量和生产效率有着直接的影响。

带钢冷连轧机组的自动辊缝控制系统主要由传感器、信号处理器、控制器和液压油缸等组成。在生产过程中，传感器会不断地感知钢坯和轧辊的位置，将这些信息传送至信号处理器，信号处理器则会通过复杂的算法将这些信息进行处理，进而产生控制信号，传送至控制器。控制器则会根据接收到的信号，控制液压油缸来调整轧辊位置，从而精确控制轧辊之间的辊缝大小，以达到制备高质量带钢的目的。

在实际应用中，自动辊缝控制系统还需要考虑到更多的因素，如温度、材料硬度、轧辊磨损等，这些因素均会对辊缝控制带来影响。因此，自动辊缝控制系统需要不断地进行调整和优化，以满足不同规格钢材的生产需求。

总之，带钢冷连轧机组中的自动辊缝控制系统是一个复杂而高效的系统，在钢材生产中起着至关重要的作用。随着现代化技术的不断发展，自动辊缝控制系统也在不断升级和改进，将为钢铁行业的发展带来更加广阔的前景。

冷轧平整机组控制系统升级改造研究的开题报告

一、选题意义

现代工业制造领域发展迅猛，先进的自动控制技术对工业生产的效率和质量起着至关重要的作用。冷轧平整机组是冷轧生产线中的重要设备，用于冷卷轧钢板并对其进行平整加工。传统的机械式控制已经不能满足生产的需要，必须升级改造为电气自动化控制，以提高生产效率，降低人工操作错误率，提高产品质量。因此，对冷轧平整机组控制系统的升级改造进行研究具有非常重要的意义。

二、研究内容及目标

本课题旨在对现有的冷轧平整机组进行升级改造，主要包括以下研究内容：

1.研究原有机械式控制的工作原理和局限性。

2.研究现代电气自动化控制技术的原理和应用。

3.设计冷轧平整机组的电气自动化控制系统方案。

4.研究控制系统的硬件选型、软件设计、参数调试和性能测试等技术。

5.对升级改造后的电气自动化控制系统进行实验验证和性能评价。

通过对以上内容的研究和实验验证，达到以下目标：

1.提高冷轧生产线的生产效率和产品质量。

2.降低人工操作错误率，提高生产安全性。

3.增强企业竞争力，提高经济效益。

三、研究方法与技术路线 本课题采用文献资料法、理论分析法、实验研究法等多种研究方法，通过对冷轧平整机组原有控制系统的分析、电气自动化控制技术的研究和应用，制定完整的升级改造方案。

技术路线如下：

1.系统分析和方案设计：对原有机械式控制系统进行分析，研究现代电气自动化控制技术的应用，制定升级改造方案。

2.硬件选型和软件设计：根据控制系统方案，选型硬件和设计软件，保证控制系统的稳定性和可靠性。

3.参数调试和性能测试：对升级改造后的控制系统进行参数调试和性能测试，检测控制系统的工作状态和性能指标是否符合预期要求。

4.实验验证和性能评价：对升级改造后的电气自动化控制系统进行实验验证和性能评价，验证控制系统的可操作性、可靠性和可控性等。

四、预期成果

本课题预期实现以下成果：

1.设计出电气自动化控制系统方案，实现对冷轧平整机组控制的全面升级改造。

冷轧板形反馈控制中模糊控制算法应用

【摘 要】近年来，随着我国社会的飞速发展，推动了我国轧钢行业的迅猛发展，现在，我国的钢材产量已经成为了世界钢材产量最多的国家之一。要想获得良好的板形质量，冷轧板形反馈控制系统显得尤为的关键，然而在冷轧板形反馈控制系统中，对于工作辊的乳化液分段冷却控制又非常的重要。因而本文首先对冷轧板形反馈控制的原理进行分析，然后将模糊控制算法应用在工作辊的乳化液分段冷却控制上，对板形偏差进行分析。

【关键词】冷轧；板形反馈控制；模糊控制算法；乳化液；分段冷却；板形偏差

引言

虽然，我国的轧钢行业在不断的发展，但是与国际的轧钢生产的先进水平相比，我国的生产技术水平还是有较大的差距，由于板形不良的问题，致使我国每年都要承受相当大的经济损失。因此，为减少经济的损失，得到高质量的轧钢，要想获得良好的板形控制效果，良好的控制技术是必不可少的。

1 冷轧板形反馈控制的原理

板形反馈控制模型是冷轧板形反馈控制系统中的关键，其作用是分解实测的板形误差，然后将一组板形误差值通过采用一定的数学方法转换为像扎辊弯辊和轧辊倾斜的修正量一样的机械板形调控机构，与此同时，利用一定的计算方法来对像工作辊乳化液分段的状态量一样的辅助板形控制手段进行确定，然后根据不同的控制策略选择实时板形误差分布或者是残余板形误差分布，从而使获得良好的板形质量得到有效的保证。

2 模糊控制算法在工作辊的乳化液分段冷却控制段的应用分析

2.1 将带钢以及轧辊进行分段处理

在此次的冷轧项目研究中，是采用接触式测量的方法来对板形测量辊的板形进行测量，在研究中，首先是按照一定的间距在板形测量辊的长度方向上分布了一定数量的板形传感器，使板形测量辊形成了一定数量的测量段。然后带钢也是用同样的处理方式和控制算法，并进行分段处理。

轧辊的处理也是一样，先在长度方向上进行分段处理，再将乳化液分段冷却的喷嘴保证与每一段相对应。由于板形测量辊传感器的分布方式与带钢宽度方向和轧机工作辊长度方向的分段方式是一样的，所以，轧机工作辊相应位置的冷却状态可以通过板形测量辊不同测量段的实测板形数据来进行控制，从而实现板形精确控制的目的。