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[摘 要]介绍一种国产1250MM六辊可逆冷轧机电控系统组成、功能、以及控制精度
[关键词]六辊可逆冷轧机 AGC 张力控制 速度控制 控制精度
中图分类号：TM921.5 文献标识码：TM 文章编号：1009―914X（2013）34―0348―01
一、前言
本文介绍的1250MM六辊可逆冷轧机是一种新型板带轧机，其具备轧制速度高，产品板型好等特点。机组主要设备包括开卷机、开头机、机前卷取机、机前装置、防缠导板、主机架、机后装置、机后卷取机、上、卸卷小车、换辊装置、流体系统、电气检测元器件以及电控系统等。
二、电控系统组成
本机组电控系统包括机组供电、直流传动、交流传动、自动化控制系统、数据采集系统等。
机组供电大体分两部分：交流380V动力电和交流660V整流变压器用电。交流380V主要为机组控制系统、恒速交流电机和交流变频系统供电。交流660V整流变压器用电主要为整流变压器供电。
主传动采直流电机传动，控制系统采用siemens的6RA70全数字直流调速系统。用于开卷机、卷取机的全数字整流装置配有西门子T400工艺板及相应的控制软件。除开卷机是单电机驱动外，机前、机后卷取机、主轧机上辊、主轧机下辊均采用两台直流电动机机械串联的驱动方式。
交流变频电机控制系统采用SIEMENS公司的S120系列全数字交流变频调速系统，包括上、卸卷小车，开卷机、机前、机后偏导辊、换辊大车电机和工艺润滑站的供液泵电机的传动等。
自动化控制系统由传动控制系统（level0级），基础自动化控制系统（level1级）和过程控制系统（level2级）组成。通讯网络主要包括PROFIBUS-DP和TCP/IP。本套系统由SIMATIC S7-400 PLC、ET200M远程I/O站、研华工控机、人机界面HMI以及网络系统等构成。S7-400 PLC选用一块CPU416-2DP CPU模块作为处理器，完成整个机组的信号采集及逻辑顺序控制，通过PROFIBUS-DP网与ET200M形成分布式結构，与交直流传动装置通过PROFIBUS-DP网交换数据。另外一台S7-400 PLC 上配置的高速闭环模板FM458以及接口模板EXM438用于液压AGC、中间辊窜辊位置、弯辊等工艺自动化控制，设置一个上位机操作员站（OS1），用于轧制过程参数设定值和实测值的监控，另设置一台一级半轧制参数管理计算机（WS1），用于轧制参数设定和管理。
数据采集系统采用德国iba公司的数据采集系统主要用于全线数据的采集和分析，便于查找故障原因和产品的质量跟踪记录。
三、自动化控制系统的功能描述
系统控制软件包括基础自动化功能软件、专用工艺软件和人机接口软件。
1. 基础自动化功能软件主要实现以下功能：
1）初始化数据的输入：初始数据可由操作员通过人机界面输入，并自动初步计较，避免出现大的偏差。
2）介质站的控制：组要管理介质站（高、低压液压站、稀油站、乳化液站、乳化液补油、补水站、风机、排污泵等）的接口、设定、允许、连锁和自动操作等。
3）预设定控制：于生产相关的工艺数据由操作员通过人机界面的键盘输入到PLC中，比如辊径、卷径等参数。
4）顺序命令控制：根据操作工对操作台上元件操作自动按照顺控程序进行的命令，主要包括电机的点动、液压缸的动作等。
5）急停控制：当出现人员损伤或设备故障、损伤时人为的操作急停命令或者系统自动判断发出急停命令。
6）速度设定值计算：根据实际工作辊辊径计算速度给定值。
7）轧机运行管理：监控各种辅助能介状态，确保轧机启动条件满足等。
8）轧线安全连锁和保护：主轧机、卷取机的安全连锁和发生紧急情况的应对。
9）操作方式选择：检修、正常模式选择，自动、半自动、手动模式的选择等操作。
2. 专用工艺软件主要实现以下功能：
1）主速度控制：包括轧线的启动、停止、快停、加速、减速等操作以及加、减速、快停、急停等加速度的选择。
2）卷取机张力/速度控制：根据激光测速仪或导向辊上光电编码器测出的线速度和卷取机电机上光电编码器测出的转速计算出卷取机上钢卷的卷径，根据设定张力和卷径计算出张力转矩，根据调试时的测试结果给出卷取机的摩擦补偿和转动惯量，通过T400工艺板的控制系统使卷取机建立张力。
3）带钢跟踪、长度记忆、圈数记忆、自动减速、自动停车、甩尾轧制：通过编码器可以对缠绕在卷取机上的钢卷进行圈数记忆和带长记忆，根据钢卷的圈数和带长可以实现轧线在第2道次以后的自动减速和自动停车。第一道次的甩尾轧制通过安装在轧线上的光电开关实现。
4）压下缸的恒压力控制：通过压力传感器检测实际压力，实现压力闭环控制。
5）恒辊缝控制及辊缝调零：由磁尺做位移移检测，实现闭环控制。
6）厚度预控和监控及金属秒流量AGC、张力AGC控制：在轧机的入口及出口分别装有测厚仪，前后转向辊上都装有编码器，这样就可实现AGC控制。在预控的基础上再施以监控及秒流量控制，以达到最佳效果。在AGC调节中，每一道次根据材料硬度系数的计算，要对AGC增益系数进行修正。
7）工作辊正、负弯辊控制：通过工作辊的正、负弯辊，改善板形，属开环控制，弯辊压力值在HMI上显示。
8）轧辊倾斜调整及同步控制：轧辊倾斜是为改善板形所做的操作，倾斜与同步属闭环控制。
9）中间辊串辊及正弯辊控制：中间辊串辊为无负载情况下控制，中间辊弯辊为闭环控制，分别用位移传感器和压力传感器测量，两种值均在HMI有上显示。
10）工作辊接轴定位控制：为了满足快速换辊要求，工作辊轴头按照设 定的角度定位控制。
11）卷取机钳口定位控制：为了满足快速穿带要求，卷取机钳口位置的定位控制。
12）轧制线调整控制：根据操作工输入的轧辊辊径自动调整轧制线并保持稳定
3. 人机接口软件主要功能
人机接口软件功能主要包括操作员界面的显示和设定、轧制规程的显示和设置、轧线模拟图的显示、自诊断报警、实际值显示等。
四、总结
该型号轧机经过稳定运行一段时间后，成品纵向厚度偏差可达下表标准：
说明：
Δha为稳态轧制速度下的厚度公差；Δhb为由250 m/min加速到稳定速度或由稳定速度减速到250m/min的厚度公差。速度在250m/min以下的厚度公差Δhb的2.5倍。
[关键词]六辊可逆冷轧机 AGC 张力控制 速度控制 控制精度
中图分类号：TM921.5 文献标识码：TM 文章编号：1009―914X（2013）34―0348―01
一、前言
本文介绍的1250MM六辊可逆冷轧机是一种新型板带轧机，其具备轧制速度高，产品板型好等特点。机组主要设备包括开卷机、开头机、机前卷取机、机前装置、防缠导板、主机架、机后装置、机后卷取机、上、卸卷小车、换辊装置、流体系统、电气检测元器件以及电控系统等。
二、电控系统组成
本机组电控系统包括机组供电、直流传动、交流传动、自动化控制系统、数据采集系统等。
机组供电大体分两部分：交流380V动力电和交流660V整流变压器用电。交流380V主要为机组控制系统、恒速交流电机和交流变频系统供电。交流660V整流变压器用电主要为整流变压器供电。
主传动采直流电机传动，控制系统采用siemens的6RA70全数字直流调速系统。用于开卷机、卷取机的全数字整流装置配有西门子T400工艺板及相应的控制软件。除开卷机是单电机驱动外，机前、机后卷取机、主轧机上辊、主轧机下辊均采用两台直流电动机机械串联的驱动方式。
交流变频电机控制系统采用SIEMENS公司的S120系列全数字交流变频调速系统，包括上、卸卷小车，开卷机、机前、机后偏导辊、换辊大车电机和工艺润滑站的供液泵电机的传动等。
自动化控制系统由传动控制系统（level0级），基础自动化控制系统（level1级）和过程控制系统（level2级）组成。通讯网络主要包括PROFIBUS-DP和TCP/IP。本套系统由SIMATIC S7-400 PLC、ET200M远程I/O站、研华工控机、人机界面HMI以及网络系统等构成。S7-400 PLC选用一块CPU416-2DP CPU模块作为处理器，完成整个机组的信号采集及逻辑顺序控制，通过PROFIBUS-DP网与ET200M形成分布式結构，与交直流传动装置通过PROFIBUS-DP网交换数据。另外一台S7-400 PLC 上配置的高速闭环模板FM458以及接口模板EXM438用于液压AGC、中间辊窜辊位置、弯辊等工艺自动化控制，设置一个上位机操作员站（OS1），用于轧制过程参数设定值和实测值的监控，另设置一台一级半轧制参数管理计算机（WS1），用于轧制参数设定和管理。
数据采集系统采用德国iba公司的数据采集系统主要用于全线数据的采集和分析，便于查找故障原因和产品的质量跟踪记录。
三、自动化控制系统的功能描述
系统控制软件包括基础自动化功能软件、专用工艺软件和人机接口软件。
1. 基础自动化功能软件主要实现以下功能：
1）初始化数据的输入：初始数据可由操作员通过人机界面输入，并自动初步计较，避免出现大的偏差。
2）介质站的控制：组要管理介质站（高、低压液压站、稀油站、乳化液站、乳化液补油、补水站、风机、排污泵等）的接口、设定、允许、连锁和自动操作等。
3）预设定控制：于生产相关的工艺数据由操作员通过人机界面的键盘输入到PLC中，比如辊径、卷径等参数。
4）顺序命令控制：根据操作工对操作台上元件操作自动按照顺控程序进行的命令，主要包括电机的点动、液压缸的动作等。
5）急停控制：当出现人员损伤或设备故障、损伤时人为的操作急停命令或者系统自动判断发出急停命令。
6）速度设定值计算：根据实际工作辊辊径计算速度给定值。
7）轧机运行管理：监控各种辅助能介状态，确保轧机启动条件满足等。
8）轧线安全连锁和保护：主轧机、卷取机的安全连锁和发生紧急情况的应对。
9）操作方式选择：检修、正常模式选择，自动、半自动、手动模式的选择等操作。
2. 专用工艺软件主要实现以下功能：
1）主速度控制：包括轧线的启动、停止、快停、加速、减速等操作以及加、减速、快停、急停等加速度的选择。
2）卷取机张力/速度控制：根据激光测速仪或导向辊上光电编码器测出的线速度和卷取机电机上光电编码器测出的转速计算出卷取机上钢卷的卷径，根据设定张力和卷径计算出张力转矩，根据调试时的测试结果给出卷取机的摩擦补偿和转动惯量，通过T400工艺板的控制系统使卷取机建立张力。
3）带钢跟踪、长度记忆、圈数记忆、自动减速、自动停车、甩尾轧制：通过编码器可以对缠绕在卷取机上的钢卷进行圈数记忆和带长记忆，根据钢卷的圈数和带长可以实现轧线在第2道次以后的自动减速和自动停车。第一道次的甩尾轧制通过安装在轧线上的光电开关实现。
4）压下缸的恒压力控制：通过压力传感器检测实际压力，实现压力闭环控制。
5）恒辊缝控制及辊缝调零：由磁尺做位移移检测，实现闭环控制。
6）厚度预控和监控及金属秒流量AGC、张力AGC控制：在轧机的入口及出口分别装有测厚仪，前后转向辊上都装有编码器，这样就可实现AGC控制。在预控的基础上再施以监控及秒流量控制，以达到最佳效果。在AGC调节中，每一道次根据材料硬度系数的计算，要对AGC增益系数进行修正。
7）工作辊正、负弯辊控制：通过工作辊的正、负弯辊，改善板形，属开环控制，弯辊压力值在HMI上显示。
8）轧辊倾斜调整及同步控制：轧辊倾斜是为改善板形所做的操作，倾斜与同步属闭环控制。
9）中间辊串辊及正弯辊控制：中间辊串辊为无负载情况下控制，中间辊弯辊为闭环控制，分别用位移传感器和压力传感器测量，两种值均在HMI有上显示。
10）工作辊接轴定位控制：为了满足快速换辊要求，工作辊轴头按照设 定的角度定位控制。
11）卷取机钳口定位控制：为了满足快速穿带要求，卷取机钳口位置的定位控制。
12）轧制线调整控制：根据操作工输入的轧辊辊径自动调整轧制线并保持稳定
3. 人机接口软件主要功能
人机接口软件功能主要包括操作员界面的显示和设定、轧制规程的显示和设置、轧线模拟图的显示、自诊断报警、实际值显示等。
四、总结
该型号轧机经过稳定运行一段时间后，成品纵向厚度偏差可达下表标准：
说明：
Δha为稳态轧制速度下的厚度公差；Δhb为由250 m/min加速到稳定速度或由稳定速度减速到250m/min的厚度公差。速度在250m/min以下的厚度公差Δhb的2.5倍。