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【摘 要】介绍了唐钢冷轧薄板厂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
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。各级用户对热镀锌产品提出了更高的质量要求，为了满足这一要求，热镀锌机组的自动控制系统必须具备如下特点：全数字化，高速度、高精度、高响应；可靠性高，免维护性强；三电一体化，效率高，投资省；兼容性强，开放性好，便于开发和发展。
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。
一、工艺简介
唐钢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/分钟，设计年产热轧镀锌钢板50万吨，产品规格为0.8～5.0mm×820～1650mm；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。
二、系统配置
（一）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。
人机接口（HMI）采用Server/Client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WinCC，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/OSI）进行数据通讯，其最大通讯速率为100Mbps；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变频装置，主要由公用整流器、直流母线以及逆变单元三部分组成。
（二）配置特点：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；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；等。
3.仪表控制（Instrumentation and control，I&C）
本机组采用西门子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。
4.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。
三、张力控制
（一）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。
1.张力辊的速度控制方式
本机组中，1号、4号、6号以及10A号张力辊分别是入口段、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。
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。
（二）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。
1.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。
2.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。
四、结语
唐钢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.
【关键词】热镀 自动控制 西门子
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。各级用户对热镀锌产品提出了更高的质量要求，为了满足这一要求，热镀锌机组的自动控制系统必须具备如下特点：全数字化，高速度、高精度、高响应；可靠性高，免维护性强；三电一体化，效率高，投资省；兼容性强，开放性好，便于开发和发展。
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。
一、工艺简介
唐钢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/分钟，设计年产热轧镀锌钢板50万吨，产品规格为0.8～5.0mm×820～1650mm；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。
二、系统配置
（一）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。
人机接口（HMI）采用Server/Client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WinCC，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/OSI）进行数据通讯，其最大通讯速率为100Mbps；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变频装置，主要由公用整流器、直流母线以及逆变单元三部分组成。
（二）配置特点：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；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；等。
3.仪表控制（Instrumentation and control，I&C）
本机组采用西门子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。
4.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。
三、张力控制
（一）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。
1.张力辊的速度控制方式
本机组中，1号、4号、6号以及10A号张力辊分别是入口段、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。
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。
（二）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。
1.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。
2.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。
四、结语
唐钢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.