軋鋼電氣自動化控制系統(tǒng)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(chǎn)品形狀、規(guī)格尺寸以及生產(chǎn)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(tǒng)對于軋鋼生產(chǎn)具有舉足輕重的作用，唯有確保此系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及精準度滿足相應要求，才能促使軋鋼生產(chǎn)制造處于可控范圍內，以此來保障產(chǎn)品質量與實際生產(chǎn)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(tǒng)鋼材的生產(chǎn)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(chǎn)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(yōu)化。并且軋鋼機具有生產(chǎn)效率比高、易于控制等優(yōu)點，在很大程度上為鋼鐵行業(yè)提供了更多的經(jīng)濟效益?，F(xiàn)階段，國內對于軋鋼電氣自動化技術的研究與創(chuàng)新分為三個方向，首先，是持續(xù)使用流程短、投入少、耗能少、效益高、環(huán)保效果好的新型技術和工藝；其次，是對形狀規(guī)格尺寸的精確度進行提高，同時對外觀進行改進創(chuàng)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(chǎn)設備組件趨于規(guī)?；?、現(xiàn)代化與連續(xù)化。由于企業(yè)對信息化建設越來越重視，軋鋼技術也得到了高速發(fā)展，這就要求相關企業(yè)結合自身發(fā)展需要，積極學習國內外先進技術經(jīng)驗，加強對軋鋼自動化技術的研究，并對軋鋼生產(chǎn)工藝進行嚴格控制，對冶金裝備加強日常維護和保養(yǎng)工作，從而達到產(chǎn)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(tǒng)的關鍵點

2.1 精準把控軋鋼生產(chǎn)中的數(shù)學模式

在軋鋼實際制作生產(chǎn)當中，會遇到許許多多有數(shù)學相關聯(lián)的問題，比如說轉運鋼坯的時候會產(chǎn)生相應張力還有一定的摩擦力等。但是從控制系統(tǒng)的立場上去觀察，有些與數(shù)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(chǎn)過程中涉及到的實踐數(shù)據(jù)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(tǒng)中的有關配置實行全面提升

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

2.3 優(yōu)化控制系統(tǒng)

在對軋鋼企業(yè)生產(chǎn)制造中的電氣自動化控制系統(tǒng)進行實際利用的時候，如果想讓系統(tǒng)的控制效果有所提高，就必須要對電氣設備的控制系統(tǒng)展開必要的改進與完善。在實現(xiàn)這一進程中，還應該將所有會對其產(chǎn)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(tǒng)不斷進行改進與完善，促使其與軋鋼生產(chǎn)制作的實際需要相符合。

3 軋鋼電氣自動化控制系統(tǒng)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(yōu)化

3.1.1 結構優(yōu)化

軟件在自動化控制系統(tǒng)中發(fā)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(yōu)化有利于幫助系統(tǒng)滿足軋鋼工藝需求[2]。然而對系統(tǒng)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(fā)，將軋鋼自動化系統(tǒng)的軟件結構劃分為多項執(zhí)行單元，并以生產(chǎn)控制為基準，對系統(tǒng)內部軟件模塊的相應控制程序實現(xiàn)更好的優(yōu)化。

3.1.2 程序優(yōu)化

程序在軟件運行中扮演主導角色，對于自動化控制系統(tǒng)起著決定作用，為此，優(yōu)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(yōu)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(tǒng)產(chǎn)生的科學性與合理性[3]。除此之外，對軟件程序進行優(yōu)化的過程當中，還需要使用PLC。

3.2 對硬件部分進行優(yōu)化

3.2.1 對輸入電路進行優(yōu)化設計

在對軋鋼電氣自動化控制系統(tǒng)展開優(yōu)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(zhí)行優(yōu)化操作。在鋼材生產(chǎn)制造過程中，需要消耗大量電能，這時為了保障供電的穩(wěn)定性，還需要在軋鋼自動化控制系統(tǒng)的輸入電路中加裝凈化元件，確保其中性點接地狀態(tài)良好，達到減弱電脈沖對系統(tǒng)電路運行產(chǎn)生的干擾的程度[4]。

3.2.2 對輸出電路進行優(yōu)化設計

以鋼材制造生產(chǎn)的視角上看，有必要從設計方面對軋鋼輸出電路實行優(yōu)化，參照電氣自動化控制系統(tǒng)使用標準指標，對輸出電路進行優(yōu)化。當軋鋼輸出電路發(fā)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(chǎn)生浪涌并對現(xiàn)狀產(chǎn)生不良影響。為此，應該在該系統(tǒng)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(yōu)化

防干擾設計是系統(tǒng)硬件優(yōu)化的重要組成部分，應該對自動化控制系統(tǒng)的周邊環(huán)境所產(chǎn)生的干擾進行充分考慮，避免系統(tǒng)因受到外界因素干擾而無法實現(xiàn)正常運行。系統(tǒng)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(tǒng)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(tài)；③對電磁屏等硬件設施進行進一步優(yōu)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(tǒng)改造的注意事項

4.1 優(yōu)化控制系統(tǒng)

對機電設施、控制系統(tǒng)以及工藝流程之間的相互作用進行細致思考，也是實現(xiàn)最優(yōu)化控制的基礎，也只有在最優(yōu)控制的基礎上，才能實現(xiàn)穩(wěn)定、高效生產(chǎn)。由于最優(yōu)化控制的實現(xiàn)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(yōu)化和完善，從而將高效生產(chǎn)變成現(xiàn)實。

4.2 對軋制數(shù)學模式進行確定

數(shù)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(xiàn)階段還沒有得到完全解決。歸根結底是使用生產(chǎn)過程中的時間數(shù)據(jù)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(jù)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(jīng)驗，軋鋼設定的數(shù)值和實際參數(shù)之間存在很大偏差。盡管全新的規(guī)格和新一類的軋制通常處于嘗試環(huán)節(jié)，無法避免發(fā)生誤差，但是趨于完整的理論模型，可以保證參數(shù)誤差不斷減小，進而減少試軋的次數(shù)。

4.3 對計算機控制系統(tǒng)的有關配置進行提高

對計算機控制系統(tǒng)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(wěn)定性以及有效性等。在該控制系統(tǒng)當中，計算機的控制系統(tǒng)是基礎組成部分，若想保證軋鋼得以穩(wěn)定發(fā)展，其系統(tǒng)也應該順應時代發(fā)展趨勢，與計算機控制系統(tǒng)的前進步伐相一致，與計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展緊密結合，繼而為分級集成控制系統(tǒng)實現(xiàn)順利有序工作奠定基礎。

5 軋鋼電氣自動化控制系統(tǒng)改造技術的應用分析

5.1 達到控制有關要求

生產(chǎn)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(tǒng)執(zhí)行控制操作時，還可以借助全數(shù)字直流調速系統(tǒng)對軋鋼的整個生產(chǎn)執(zhí)行雙閉環(huán)速度調節(jié)。如果將CBP通信板應用到調速系統(tǒng)中，那么最好再另外輔助其它裝置進行使用，并借助通信網(wǎng)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(tǒng)執(zhí)行優(yōu)化改造，準確測量，繼而使得軋鋼生產(chǎn)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(wǎng)絡不斷進行優(yōu)化與革新，把所有控制裝置全部打造成網(wǎng)絡控制模式，同時優(yōu)化單機調節(jié)，再增添一項手動調節(jié)裝置，通過鏈條完成手動控制操作，以免因為網(wǎng)絡問題而發(fā)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(shù)據(jù)堆積而對數(shù)學運算產(chǎn)生影響。最終，還可以借助正反爬行的方式對軋鋼機械實現(xiàn)控制。為了及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行問題，應在控制系統(tǒng)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(tǒng)實現(xiàn)安穩(wěn)運行。

5.3 滿足控制系統(tǒng)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(tǒng)所需的傳動網(wǎng)絡、監(jiān)控網(wǎng)絡及I/O網(wǎng)絡具備信息輸送與交換能力，此后利用三級網(wǎng)絡串聯(lián)所有通信網(wǎng)絡，達到數(shù)據(jù)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(tǒng)[6]。

其次，仿真改人際交互界面。通過對人機交互系統(tǒng)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(jiān)控。為了實現(xiàn)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(xiàn)這一過程，還需要從以下兩個方面對人機交互系統(tǒng)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(tǒng)工作過程中，必須要對PLC有關參數(shù)進行科學設置。

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

對PLC速度聯(lián)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(tǒng)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(zhí)行控制操作的進程中，應當在轉矩記憶的前提下對其發(fā)送控制指令，同時還能對系統(tǒng)中的直流傳動裝置實行輸出量收集操作?；谲堜摍C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(lián)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(yè)在實際生產(chǎn)過程中，應該對電氣自動化控制系統(tǒng)進行合理應用，因為它能對傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)方式進行有效轉變，能對工業(yè)設備實現(xiàn)自動化控制，還能讓工藝流程與技術的作用和優(yōu)勢能在實際生產(chǎn)過程中得到充分發(fā)揮，以此來滿足軋鋼生產(chǎn)質量和效率提升的需要。但是最近幾年軋鋼行業(yè)不斷向前發(fā)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(tǒng)自動化控制系統(tǒng)運用中存在的相應問題進行妥善處理，讓系統(tǒng)的控制效果更明顯。這樣做有利于提高軋鋼生產(chǎn)效果，并且能夠幫助軋鋼企業(yè)收獲更多的經(jīng)濟效益。