淺談冷軋自動(dòng)化的過程控制

于目奎

摘 要：隨著社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷改革，冷軋技術(shù)也得到了不斷地發(fā)展。本文對(duì)冷軋生產(chǎn)線自動(dòng)化的兩級(jí)控制進(jìn)行了介紹，同時(shí)對(duì)二級(jí)控制機(jī)采用的軟件進(jìn)行了闡述，另外還對(duì)二級(jí)控制機(jī)軟件系統(tǒng)的構(gòu)造進(jìn)行了分析，并探討了計(jì)算二級(jí)控制機(jī)的規(guī)程，可供參考。

關(guān)鍵詞：冷軋；自動(dòng)化；控制

在室溫情況下軋制加工鋼材的工藝過程就稱之為冷軋。冷軋薄板的原材料是小于4mm厚度的熱軋鋼卷，其主要是通過冷軋機(jī)組對(duì)原材料進(jìn)行循環(huán)地軋制，以使原材料的厚度達(dá)到目標(biāo)鋼材的厚度，其是高端的鋼材產(chǎn)品。由于冷軋生產(chǎn)線具有密集的技術(shù)、精細(xì)的產(chǎn)品、較高的自動(dòng)化程度，以及較長的工藝鏈，因此，其已經(jīng)在當(dāng)下我國冶金行業(yè)的生產(chǎn)線中占據(jù)了領(lǐng)先的地位。

一、冷軋生產(chǎn)線自動(dòng)化的兩級(jí)控制

一個(gè)分布式兩級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了冷軋生產(chǎn)線的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，設(shè)備控制計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是一級(jí)機(jī)，又稱之為基礎(chǔ)自動(dòng)化；而過程控制計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)則是二級(jí)機(jī)，又稱之為過程控制自動(dòng)化[1]。這兩級(jí)控制系統(tǒng)的互通信是依靠網(wǎng)絡(luò)調(diào)整數(shù)據(jù)通道來完成的。

（一）一級(jí)控制?；A(chǔ)自動(dòng)化級(jí)主要是通過處理與收集設(shè)備的速度、位置及順序等數(shù)據(jù)，以使生產(chǎn)線入口與出口實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，從而使控制產(chǎn)品的板形、張力、寬度及厚度等基礎(chǔ)性任務(wù)得以完成。設(shè)計(jì)基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)必須使各功能之間的互相通信、人機(jī)對(duì)話、處理數(shù)據(jù)、傳輸數(shù)據(jù)、控制邏輯、跟蹤物料以及控制液壓系統(tǒng)等功能得以滿足。

（二）二級(jí)控制。過程控制自動(dòng)化級(jí)通常是選用互為熱備份的兩臺(tái)計(jì)算機(jī)，然后再利用以太網(wǎng)把兩臺(tái)過程控制計(jì)算機(jī)與附助儀器結(jié)合起來。自熱軋酸洗卷開卷起，兩臺(tái)過程控制計(jì)算機(jī)就開始錄入并管理原材料的初始數(shù)據(jù)，同時(shí)跟蹤待軋、正在軋以及已經(jīng)軋過的鋼卷數(shù)據(jù)，另外還會(huì)預(yù)先設(shè)置并測算過程參數(shù)數(shù)學(xué)模型，記載并采集處理軋制過程數(shù)據(jù)，然后形成并打印質(zhì)量報(bào)表、生產(chǎn)報(bào)表以及工程報(bào)表，最后再完成控制人機(jī)對(duì)話、數(shù)據(jù)傳輸、處理歷史數(shù)據(jù)、過程自學(xué)習(xí)、軋鋼模擬、操作與啟動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)以及對(duì)畫面的顯示事件監(jiān)視進(jìn)行維護(hù)等工作，直至運(yùn)輸鋼卷的系統(tǒng)在線稱重離線之后才結(jié)束。

二、二級(jí)控制機(jī)的軟件

（一）管理換輥的軟件。在必須替換支撐輥與工作輥的情況下，其主要負(fù)責(zé)采集操作人員輸入的機(jī)架校正數(shù)據(jù)與軋輥的有關(guān)數(shù)據(jù)，同時(shí)將數(shù)據(jù)傳遞給一級(jí)機(jī)與二級(jí)機(jī)的其他程序。

（二）位置跟蹤子系統(tǒng)。其主要任務(wù)是負(fù)責(zé)對(duì)鋼卷在軋機(jī)中所處的位置與移動(dòng)的位置進(jìn)行跟蹤。在一級(jí)控制機(jī)傳遞出斷帶信號(hào)的情況下，立刻對(duì)斷帶標(biāo)志加以設(shè)立，以便警示操作人員及時(shí)地對(duì)其進(jìn)行處理。

（三）管理停機(jī)的軟件。其主要是負(fù)責(zé)對(duì)軋機(jī)每次開始與持續(xù)的時(shí)間以及導(dǎo)致停機(jī)的因素進(jìn)行記載與監(jiān)視。

（四）管理生產(chǎn)計(jì)劃的軟件。其主要是讓管理部室的主管將生產(chǎn)計(jì)劃錄入二級(jí)機(jī)畫面，然后再由操作人員對(duì)計(jì)劃進(jìn)行維護(hù)與執(zhí)行。但是也可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整計(jì)劃，移動(dòng)或增減計(jì)劃鋼卷。

（五）畫面系統(tǒng)。該系統(tǒng)屏幕不僅能夠顯示支撐輥、工作輥及輔助輥數(shù)據(jù)畫面、控制報(bào)表的畫面以及軋機(jī)停機(jī)的畫面，而且還顯示所跟蹤到的鋼卷位置、預(yù)先設(shè)定的本卷與下卷、輸入的初始數(shù)據(jù)、警示故障以及處理斷帶等畫面。

（六）報(bào)表系統(tǒng)。此系統(tǒng)能夠在運(yùn)行軋機(jī)的過程中，隨時(shí)地將故障報(bào)表、質(zhì)量報(bào)表、校正軋輥的記錄、合同報(bào)表、停機(jī)報(bào)表以及產(chǎn)量報(bào)表等報(bào)表予以自動(dòng)地打印或提供出來。

三、二級(jí)控制機(jī)軟件系統(tǒng)的構(gòu)造

事件監(jiān)視動(dòng)作分配器是冷軋過程控制機(jī)軟件的核心部分，其他子系統(tǒng)模塊都是由它來啟動(dòng)的，它能夠?qū)ν獠吭O(shè)備與進(jìn)程觸發(fā)、數(shù)據(jù)流、內(nèi)存緩沖區(qū)、進(jìn)程間通信之間的相互關(guān)系進(jìn)行協(xié)調(diào)，使軋機(jī)在完成各類相關(guān)動(dòng)作時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化[2]。

因?yàn)槎?jí)控制機(jī)所采用的數(shù)據(jù)格式不同于一級(jí)控制機(jī)。所以倘若二級(jí)機(jī)的內(nèi)存緩沖區(qū)接收到一級(jí)機(jī)的初始數(shù)據(jù)時(shí)，必須轉(zhuǎn)換工程單位。監(jiān)控軋機(jī)進(jìn)程的事件是由二級(jí)機(jī)的監(jiān)視器觸發(fā)的，隨后再讓事件監(jiān)控子系統(tǒng)對(duì)一級(jí)控制信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)將檢測到的事件進(jìn)程信息傳達(dá)給事件監(jiān)視動(dòng)作分配器。每次接收到一個(gè)事件，事件監(jiān)視動(dòng)作分配器都會(huì)將執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作的指令傳達(dá)給應(yīng)用程序，待應(yīng)用程序收到并完成動(dòng)作之后，再返回事件信息，冷軋自動(dòng)控制的動(dòng)作鏈就是由“傳達(dá)—等待—接收”一系列的重復(fù)動(dòng)作構(gòu)成的。

四、計(jì)算二級(jí)控制機(jī)的規(guī)程

在接收到信息指令之后，軋制規(guī)程計(jì)算進(jìn)程就會(huì)對(duì)入口處的鋼卷號(hào)加以獲取，同時(shí)對(duì)原材料卷的初始數(shù)據(jù)予以檢索出來，然后再根據(jù)軋制工藝規(guī)范與產(chǎn)成品技術(shù)數(shù)據(jù)，并結(jié)合軋輥直徑、模型參數(shù)、彎輥數(shù)據(jù)、自學(xué)習(xí)因子以及軋機(jī)限制等來計(jì)算軋制規(guī)程，并對(duì)計(jì)算規(guī)程的結(jié)果加以存儲(chǔ)，最后再將完成信息傳達(dá)給事件監(jiān)視動(dòng)作分配器[3]。

（一）采集模型數(shù)據(jù)。在將鋼卷放入軋機(jī)之后，當(dāng)接收到事件監(jiān)視動(dòng)作分配器傳達(dá)的開始信息之后，采集數(shù)據(jù)的進(jìn)程就會(huì)立即完成分析、采樣及儲(chǔ)存穿帶與最小最大中間穩(wěn)態(tài)速度軋制過程中所測量的數(shù)據(jù)。

（二）對(duì)給定進(jìn)行預(yù)先設(shè)置。軋制過程的控制參數(shù)是由計(jì)算軋制規(guī)程的數(shù)據(jù)構(gòu)成的，由預(yù)先設(shè)置的進(jìn)程依據(jù)所獲得的信息，預(yù)先設(shè)置鋼卷與軋機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)對(duì)目前的軋機(jī)限制、軋輥數(shù)據(jù)以及模型參數(shù)予以預(yù)先設(shè)置并檢索出來。依據(jù)標(biāo)志來對(duì)是否在進(jìn)行穿帶加以判定。

（三）自適應(yīng)學(xué)習(xí)。為了獲取軋制力、功率及前滑的校正因子，需要借助數(shù)學(xué)模型來對(duì)采集到的帶鋼寬度、厚度、軋制力、張力及速度等數(shù)據(jù)進(jìn)行重新計(jì)算。

將計(jì)算理論數(shù)據(jù)與測量數(shù)據(jù)之間的偏差找出來，每次完成軋制鋼卷時(shí)，事件監(jiān)視動(dòng)作分配就會(huì)將信息激活自學(xué)習(xí)因子予以傳達(dá)出來。通過對(duì)鋼卷進(jìn)行確認(rèn)以及對(duì)數(shù)據(jù)、所測量到的數(shù)據(jù)、預(yù)報(bào)的軋制規(guī)范數(shù)據(jù)以及所應(yīng)用的學(xué)習(xí)校正因子進(jìn)行提取，自適應(yīng)學(xué)習(xí)進(jìn)程就會(huì)形成新的學(xué)習(xí)因子，同時(shí)把它們保存至此卷的數(shù)據(jù)記錄之中，最后再將完成學(xué)習(xí)的信息傳達(dá)給事件監(jiān)視動(dòng)作分配器。

五、結(jié)語

綜上所述，我們可以得知，冷軋是一項(xiàng)具有高效、高精確度、不間斷性以及較高自動(dòng)化程度的工藝，所以，其所配備的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)也必須具有較快的反應(yīng)能力、較高的精確度、較高的穩(wěn)定性以及較快的速度，這樣才能使冷軋技術(shù)實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[2]張寧，趙亮，汪中.鞍鋼1450冷軋生產(chǎn)線酸再生機(jī)組電控系統(tǒng)淺析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品.2012（12）.

[3]宋軍.矢量控制技術(shù)在冷軋生產(chǎn)線中的應(yīng)用[J].武鋼技術(shù).2013（03）.