淺析過程自動化控制在1580精軋區(qū)的應(yīng)用

田福偉

摘要：1580mm熱軋寬帶生產(chǎn)線于2008年4月29日試車成功，隨即投入使用。該生產(chǎn)線的特點是采用不銹鋼在線熱修磨工藝，可實現(xiàn)生產(chǎn)線混軋不同材質(zhì)規(guī)格的熱軋板卷，生產(chǎn)線傳動和自動控制采用西門子公司最新研制的64位矢量控制技術(shù)，自動化控制系統(tǒng)為二級控制。

關(guān)鍵詞：軋鋼 自動化

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）07-0008-01

我國是個鋼鐵大國，隨著國外先進(jìn)技術(shù)的涌入，我國鋼鐵行業(yè)的自動化水平有了深遠(yuǎn)發(fā)展，軋鋼行業(yè)更是采用了較為完善的自動化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)基本自動化。近幾年國內(nèi)引進(jìn)了不少先進(jìn)的軋鋼控制系統(tǒng)、先進(jìn)的軋鋼數(shù)學(xué)模型和先進(jìn)的軋鋼控制軟件，1580生產(chǎn)線就是一個具有西門子最先進(jìn)控制技術(shù)的自動化水平相對很高的軋鋼卷板生產(chǎn)線。

一個生產(chǎn)線的完善與否主要集中在精軋區(qū)的設(shè)計上，1580精軋區(qū)的精軋機(jī)主傳動采取“可控硅交交變頻+SVC動態(tài)電網(wǎng)補償”技術(shù)，傳動控制采用西門子公司最新研制的64位Simadynd高速矢量控制技術(shù)；輔傳動采取“PWM型交直交變頻調(diào)速技術(shù)”。無調(diào)速要求的一般傳動電機(jī)采用MCC集中控制。精軋機(jī)有AGC缸采用全液壓自動厚度控制；工作輥彎串輥板型控制技術(shù)；液壓低慣量活套技術(shù)，加強(qiáng)了帶鋼穿帶的速度和張力的控制；采用軋制潤滑工藝技術(shù)，降低軋制力，有利于大壓下軋制。此外自動換輥裝置使精軋機(jī)實現(xiàn)了自動換輥功能，大大降低了換輥時間，提高了生產(chǎn)效率，有效地節(jié)約時間增強(qiáng)了生產(chǎn)產(chǎn)量。

精軋區(qū)裝備了各種大型儀表及檢測儀表（測溫儀、HMD等），F(xiàn)7精軋機(jī)后設(shè)有測厚儀、平直度儀、凸度儀、測寬儀。這些儀表完成軋鋼過程中帶鋼的力能參數(shù)、寬度、厚度、平直度、位置跟蹤和溫度的檢測與反饋控制，與軋機(jī)形成閉環(huán)控制，完成生產(chǎn)線的自學(xué)習(xí)功能。

1580熱軋線的自動化控制包括基礎(chǔ)自動化和過程自動化，[1]基礎(chǔ)自動化級（Ⅰ級）主要完成傳動系統(tǒng)的順序控制和儀表系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制，及絕大部分工藝控制，人機(jī)接口以及各種參數(shù)檢測，這樣可以2級系統(tǒng)不投入的情況下實現(xiàn)半自動生產(chǎn)。過程自動化級（Ⅱ級）主要完成過程控制的模型計算，板型控制，優(yōu)化設(shè)定數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)按照不同規(guī)格、材質(zhì)鋼種的自學(xué)習(xí)，實現(xiàn)混合軋制功能。在這里主要分析一下Ⅱ級系統(tǒng)在精軋的應(yīng)用。Ⅱ級最主要的就是精軋過程設(shè)定和版型控制。過程設(shè)定分三個模塊：設(shè)定計算，自學(xué)習(xí)，穿帶自適應(yīng)。設(shè)定計算是是基于軋制理論數(shù)學(xué)模型計算出精軋區(qū)的各種物理參數(shù)；進(jìn)行壓下規(guī)程的計算，決定設(shè)備基準(zhǔn)值。自學(xué)習(xí)是將預(yù)測值與實際值進(jìn)行比較，計算自學(xué)習(xí)系數(shù)用于設(shè)定計算，使設(shè)定值更接近實際值。精軋設(shè)定計算會根據(jù)前滑軋制力、壓下位置、電機(jī)功率等軋制參數(shù)進(jìn)行自學(xué)習(xí)功能，而自學(xué)習(xí)功能也會將自學(xué)習(xí)系數(shù)反饋給設(shè)定計算，這是一個循環(huán)的過程。在軋鋼過程中，穿帶自適應(yīng)計算會根據(jù)上游機(jī)架的輥縫實測值修正下游機(jī)架輥縫壓下位置，提高帶鋼同板厚度精度。

軋出的卷板質(zhì)量好壞的檢測標(biāo)準(zhǔn)之一就是板型。板型的狹義就是指平直度，廣義指板的橫向厚度偏差，平直度和邊部減薄。隨著卷板寬度增加和厚度減小，板型要求越來越嚴(yán)格。影響板型的因素有很多，包括軋制力，張力，軋輥熱凸度，來料狀態(tài)，軋輥狀態(tài)，軋件與輥的接觸狀態(tài)等等。改善和提高板形控制水平，主要有兩個方面，一是從設(shè)備配置方面，如采用先進(jìn)的板形控制手段，增加軋機(jī)剛度等；二是從工藝配置方面，包括軋輥原始凸度的給定、變形量與道次分配。1580的板型控制手段主要是彎竄輥功能，工作輥使用CVC軋輥。CVC輥板形控制技術(shù)的控制原理很簡單，就是將上、下軋輥輥身磨削成相同的S形CVC曲線，上、下輥的位置倒置180度，當(dāng)曲線的初始相位為零時，形成等距的S形平行輥縫，通過軋輥竄動機(jī)構(gòu)，使上、下CVC軋輥相對同步竄動，就可在輥縫處產(chǎn)生連續(xù)變化的正、負(fù)凸度輪廓，從而適應(yīng)工藝對軋輥在不同條件下，能迅速、連續(xù)、任意改變輥縫凸度的要求。[1]CVC軋輥輥型曲線函數(shù)一般為：

CVC板形控制技術(shù)極大地改善了精軋板型控制精度，大大提高了成品卷板的質(zhì)量。

總結(jié)：1580熱軋生產(chǎn)線自試車成功投產(chǎn)以來，在1，2級系統(tǒng)的不斷優(yōu)化中，生產(chǎn)日趨穩(wěn)定，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣化，產(chǎn)品質(zhì)量大提升。

參考文獻(xiàn)

[1]丁修堃.軋制過程自動化 冶金工業(yè)出版社，2009.10.

[2]東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動化國家重點實驗室.首鋼京唐1580mm熱軋工程精軋自動化模型系統(tǒng).

摘要：1580mm熱軋寬帶生產(chǎn)線于2008年4月29日試車成功，隨即投入使用。該生產(chǎn)線的特點是采用不銹鋼在線熱修磨工藝，可實現(xiàn)生產(chǎn)線混軋不同材質(zhì)規(guī)格的熱軋板卷，生產(chǎn)線傳動和自動控制采用西門子公司最新研制的64位矢量控制技術(shù)，自動化控制系統(tǒng)為二級控制。

關(guān)鍵詞：軋鋼 自動化

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）07-0008-01

我國是個鋼鐵大國，隨著國外先進(jìn)技術(shù)的涌入，我國鋼鐵行業(yè)的自動化水平有了深遠(yuǎn)發(fā)展，軋鋼行業(yè)更是采用了較為完善的自動化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)基本自動化。近幾年國內(nèi)引進(jìn)了不少先進(jìn)的軋鋼控制系統(tǒng)、先進(jìn)的軋鋼數(shù)學(xué)模型和先進(jìn)的軋鋼控制軟件，1580生產(chǎn)線就是一個具有西門子最先進(jìn)控制技術(shù)的自動化水平相對很高的軋鋼卷板生產(chǎn)線。

一個生產(chǎn)線的完善與否主要集中在精軋區(qū)的設(shè)計上，1580精軋區(qū)的精軋機(jī)主傳動采取“可控硅交交變頻+SVC動態(tài)電網(wǎng)補償”技術(shù)，傳動控制采用西門子公司最新研制的64位Simadynd高速矢量控制技術(shù)；輔傳動采取“PWM型交直交變頻調(diào)速技術(shù)”。無調(diào)速要求的一般傳動電機(jī)采用MCC集中控制。精軋機(jī)有AGC缸采用全液壓自動厚度控制；工作輥彎串輥板型控制技術(shù)；液壓低慣量活套技術(shù)，加強(qiáng)了帶鋼穿帶的速度和張力的控制；采用軋制潤滑工藝技術(shù)，降低軋制力，有利于大壓下軋制。此外自動換輥裝置使精軋機(jī)實現(xiàn)了自動換輥功能，大大降低了換輥時間，提高了生產(chǎn)效率，有效地節(jié)約時間增強(qiáng)了生產(chǎn)產(chǎn)量。

精軋區(qū)裝備了各種大型儀表及檢測儀表（測溫儀、HMD等），F(xiàn)7精軋機(jī)后設(shè)有測厚儀、平直度儀、凸度儀、測寬儀。這些儀表完成軋鋼過程中帶鋼的力能參數(shù)、寬度、厚度、平直度、位置跟蹤和溫度的檢測與反饋控制，與軋機(jī)形成閉環(huán)控制，完成生產(chǎn)線的自學(xué)習(xí)功能。

1580熱軋線的自動化控制包括基礎(chǔ)自動化和過程自動化，[1]基礎(chǔ)自動化級（Ⅰ級）主要完成傳動系統(tǒng)的順序控制和儀表系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制，及絕大部分工藝控制，人機(jī)接口以及各種參數(shù)檢測，這樣可以2級系統(tǒng)不投入的情況下實現(xiàn)半自動生產(chǎn)。過程自動化級（Ⅱ級）主要完成過程控制的模型計算，板型控制，優(yōu)化設(shè)定數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)按照不同規(guī)格、材質(zhì)鋼種的自學(xué)習(xí)，實現(xiàn)混合軋制功能。在這里主要分析一下Ⅱ級系統(tǒng)在精軋的應(yīng)用。Ⅱ級最主要的就是精軋過程設(shè)定和版型控制。過程設(shè)定分三個模塊：設(shè)定計算，自學(xué)習(xí)，穿帶自適應(yīng)。設(shè)定計算是是基于軋制理論數(shù)學(xué)模型計算出精軋區(qū)的各種物理參數(shù)；進(jìn)行壓下規(guī)程的計算，決定設(shè)備基準(zhǔn)值。自學(xué)習(xí)是將預(yù)測值與實際值進(jìn)行比較，計算自學(xué)習(xí)系數(shù)用于設(shè)定計算，使設(shè)定值更接近實際值。精軋設(shè)定計算會根據(jù)前滑軋制力、壓下位置、電機(jī)功率等軋制參數(shù)進(jìn)行自學(xué)習(xí)功能，而自學(xué)習(xí)功能也會將自學(xué)習(xí)系數(shù)反饋給設(shè)定計算，這是一個循環(huán)的過程。在軋鋼過程中，穿帶自適應(yīng)計算會根據(jù)上游機(jī)架的輥縫實測值修正下游機(jī)架輥縫壓下位置，提高帶鋼同板厚度精度。

軋出的卷板質(zhì)量好壞的檢測標(biāo)準(zhǔn)之一就是板型。板型的狹義就是指平直度，廣義指板的橫向厚度偏差，平直度和邊部減薄。隨著卷板寬度增加和厚度減小，板型要求越來越嚴(yán)格。影響板型的因素有很多，包括軋制力，張力，軋輥熱凸度，來料狀態(tài)，軋輥狀態(tài)，軋件與輥的接觸狀態(tài)等等。改善和提高板形控制水平，主要有兩個方面，一是從設(shè)備配置方面，如采用先進(jìn)的板形控制手段，增加軋機(jī)剛度等；二是從工藝配置方面，包括軋輥原始凸度的給定、變形量與道次分配。1580的板型控制手段主要是彎竄輥功能，工作輥使用CVC軋輥。CVC輥板形控制技術(shù)的控制原理很簡單，就是將上、下軋輥輥身磨削成相同的S形CVC曲線，上、下輥的位置倒置180度，當(dāng)曲線的初始相位為零時，形成等距的S形平行輥縫，通過軋輥竄動機(jī)構(gòu)，使上、下CVC軋輥相對同步竄動，就可在輥縫處產(chǎn)生連續(xù)變化的正、負(fù)凸度輪廓，從而適應(yīng)工藝對軋輥在不同條件下，能迅速、連續(xù)、任意改變輥縫凸度的要求。[1]CVC軋輥輥型曲線函數(shù)一般為：

CVC板形控制技術(shù)極大地改善了精軋板型控制精度，大大提高了成品卷板的質(zhì)量。

總結(jié)：1580熱軋生產(chǎn)線自試車成功投產(chǎn)以來，在1，2級系統(tǒng)的不斷優(yōu)化中，生產(chǎn)日趨穩(wěn)定，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣化，產(chǎn)品質(zhì)量大提升。

參考文獻(xiàn)

[1]丁修堃.軋制過程自動化 冶金工業(yè)出版社，2009.10.

[2]東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動化國家重點實驗室.首鋼京唐1580mm熱軋工程精軋自動化模型系統(tǒng).

摘要：1580mm熱軋寬帶生產(chǎn)線于2008年4月29日試車成功，隨即投入使用。該生產(chǎn)線的特點是采用不銹鋼在線熱修磨工藝，可實現(xiàn)生產(chǎn)線混軋不同材質(zhì)規(guī)格的熱軋板卷，生產(chǎn)線傳動和自動控制采用西門子公司最新研制的64位矢量控制技術(shù)，自動化控制系統(tǒng)為二級控制。

關(guān)鍵詞：軋鋼 自動化

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）07-0008-01

我國是個鋼鐵大國，隨著國外先進(jìn)技術(shù)的涌入，我國鋼鐵行業(yè)的自動化水平有了深遠(yuǎn)發(fā)展，軋鋼行業(yè)更是采用了較為完善的自動化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)基本自動化。近幾年國內(nèi)引進(jìn)了不少先進(jìn)的軋鋼控制系統(tǒng)、先進(jìn)的軋鋼數(shù)學(xué)模型和先進(jìn)的軋鋼控制軟件，1580生產(chǎn)線就是一個具有西門子最先進(jìn)控制技術(shù)的自動化水平相對很高的軋鋼卷板生產(chǎn)線。

一個生產(chǎn)線的完善與否主要集中在精軋區(qū)的設(shè)計上，1580精軋區(qū)的精軋機(jī)主傳動采取“可控硅交交變頻+SVC動態(tài)電網(wǎng)補償”技術(shù)，傳動控制采用西門子公司最新研制的64位Simadynd高速矢量控制技術(shù)；輔傳動采取“PWM型交直交變頻調(diào)速技術(shù)”。無調(diào)速要求的一般傳動電機(jī)采用MCC集中控制。精軋機(jī)有AGC缸采用全液壓自動厚度控制；工作輥彎串輥板型控制技術(shù)；液壓低慣量活套技術(shù)，加強(qiáng)了帶鋼穿帶的速度和張力的控制；采用軋制潤滑工藝技術(shù)，降低軋制力，有利于大壓下軋制。此外自動換輥裝置使精軋機(jī)實現(xiàn)了自動換輥功能，大大降低了換輥時間，提高了生產(chǎn)效率，有效地節(jié)約時間增強(qiáng)了生產(chǎn)產(chǎn)量。

精軋區(qū)裝備了各種大型儀表及檢測儀表（測溫儀、HMD等），F(xiàn)7精軋機(jī)后設(shè)有測厚儀、平直度儀、凸度儀、測寬儀。這些儀表完成軋鋼過程中帶鋼的力能參數(shù)、寬度、厚度、平直度、位置跟蹤和溫度的檢測與反饋控制，與軋機(jī)形成閉環(huán)控制，完成生產(chǎn)線的自學(xué)習(xí)功能。

1580熱軋線的自動化控制包括基礎(chǔ)自動化和過程自動化，[1]基礎(chǔ)自動化級（Ⅰ級）主要完成傳動系統(tǒng)的順序控制和儀表系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制，及絕大部分工藝控制，人機(jī)接口以及各種參數(shù)檢測，這樣可以2級系統(tǒng)不投入的情況下實現(xiàn)半自動生產(chǎn)。過程自動化級（Ⅱ級）主要完成過程控制的模型計算，板型控制，優(yōu)化設(shè)定數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)按照不同規(guī)格、材質(zhì)鋼種的自學(xué)習(xí)，實現(xiàn)混合軋制功能。在這里主要分析一下Ⅱ級系統(tǒng)在精軋的應(yīng)用。Ⅱ級最主要的就是精軋過程設(shè)定和版型控制。過程設(shè)定分三個模塊：設(shè)定計算，自學(xué)習(xí)，穿帶自適應(yīng)。設(shè)定計算是是基于軋制理論數(shù)學(xué)模型計算出精軋區(qū)的各種物理參數(shù)；進(jìn)行壓下規(guī)程的計算，決定設(shè)備基準(zhǔn)值。自學(xué)習(xí)是將預(yù)測值與實際值進(jìn)行比較，計算自學(xué)習(xí)系數(shù)用于設(shè)定計算，使設(shè)定值更接近實際值。精軋設(shè)定計算會根據(jù)前滑軋制力、壓下位置、電機(jī)功率等軋制參數(shù)進(jìn)行自學(xué)習(xí)功能，而自學(xué)習(xí)功能也會將自學(xué)習(xí)系數(shù)反饋給設(shè)定計算，這是一個循環(huán)的過程。在軋鋼過程中，穿帶自適應(yīng)計算會根據(jù)上游機(jī)架的輥縫實測值修正下游機(jī)架輥縫壓下位置，提高帶鋼同板厚度精度。

軋出的卷板質(zhì)量好壞的檢測標(biāo)準(zhǔn)之一就是板型。板型的狹義就是指平直度，廣義指板的橫向厚度偏差，平直度和邊部減薄。隨著卷板寬度增加和厚度減小，板型要求越來越嚴(yán)格。影響板型的因素有很多，包括軋制力，張力，軋輥熱凸度，來料狀態(tài)，軋輥狀態(tài)，軋件與輥的接觸狀態(tài)等等。改善和提高板形控制水平，主要有兩個方面，一是從設(shè)備配置方面，如采用先進(jìn)的板形控制手段，增加軋機(jī)剛度等；二是從工藝配置方面，包括軋輥原始凸度的給定、變形量與道次分配。1580的板型控制手段主要是彎竄輥功能，工作輥使用CVC軋輥。CVC輥板形控制技術(shù)的控制原理很簡單，就是將上、下軋輥輥身磨削成相同的S形CVC曲線，上、下輥的位置倒置180度，當(dāng)曲線的初始相位為零時，形成等距的S形平行輥縫，通過軋輥竄動機(jī)構(gòu)，使上、下CVC軋輥相對同步竄動，就可在輥縫處產(chǎn)生連續(xù)變化的正、負(fù)凸度輪廓，從而適應(yīng)工藝對軋輥在不同條件下，能迅速、連續(xù)、任意改變輥縫凸度的要求。[1]CVC軋輥輥型曲線函數(shù)一般為：

CVC板形控制技術(shù)極大地改善了精軋板型控制精度，大大提高了成品卷板的質(zhì)量。

總結(jié)：1580熱軋生產(chǎn)線自試車成功投產(chǎn)以來，在1，2級系統(tǒng)的不斷優(yōu)化中，生產(chǎn)日趨穩(wěn)定，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣化，產(chǎn)品質(zhì)量大提升。

參考文獻(xiàn)

[1]丁修堃.軋制過程自動化 冶金工業(yè)出版社，2009.10.

[2]東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動化國家重點實驗室.首鋼京唐1580mm熱軋工程精軋自動化模型系統(tǒng).