轧制自动化材料成形过程自动化-计算机控制系统
北京科技大学材料成型自动控制基础书本重点 chenyang
材料成形自动控制理论基础总结版1.自动控制是采用自动检测、信号调节、电动执行等自动化装置组成的闭环控制系统，它使各种被控变量保持在所要求的给定值上。
2.过程自动化是指在生产过程中，由多个自动控制系统组合成的复杂过程控制系统。
3.生产过程实现自动化的目的是：保证生产过程安全稳定；维持工序质量，用有限资源制造持久耐用的精美产品；在人力不能胜任的复杂快速工作场合中实现自动操作；把人从繁重枯燥的体力劳动中解放出来；不轻易受人的情绪和技术水平影响，按要求控制生产过程。
4.轧制生产过程的特点：(1)需要模型计算。
(2)控制项目众多。
(3)调节速度快。
(4)参数之间相互耦合影响。
(5) 控制结果综合性强。
5.轧制过程技术现状：(1) 轧钢生产日益连续化。
(2)轧制速度不断提高。
(3)生产过程计算机控制。
(4) 产品质量和精度高标准交货。
(5)操作者具有较高技术水平。
6.轧制自动化目前可以分为对过程的自动控制和对工艺过程的计算机系统控制两部分。
7.计算机控制内容又分为计算机配置方式、信息跟踪方式和动态在线控制算法以及分布计算机通讯网络四大部分。
8.中国冶金自动化的发展：(1) 在基础控制方面，以PLC、DCS、工业控制计算机为代表的计算机控制取代了常规模拟控制。
(2)在控制算法上，重要回路控制一般采用PID算法。
(3)在电气传动方面，用于节能的交流变频技术普遍采用；国产大功率交直流传动装置在轧线上得到成功应用。
(4)在过程控制方面，计算机过程控制系统普及率有较大幅度提高。
9.自动控制是利用控制系统使被控对象或是生产过程自动按照预定的目标运转所进行的控制活动。
10.开环控制系统：输出量不会返回影响过程的直接控制系统。
11.闭环控制系统：将输出量反馈回来影响输人量的控制系统，或称为反馈控制系统。
12.自动控制系统：如果将自动检测信号与设定值进行比较，得到与目标信号的偏差，再利用运算控制器自动完成偏差信号调节和控制信号输出，最后由电动执行器完成调节任务，使偏差得到消除，就成为自动控制系统。
第一节 轧制过程的自动跟踪
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轧制过程的计算机控制系统
(一)原始数据区 原始数据区IDA (Initial Data Area)存贮板坯和轧 制计划的原始数据。每根轧件都有自已的原始数 据，例如钢号、材质、钢坯尺寸、成品尺寸和质 量要求等。它们是设定计算和自动控制的必要参 数。原始数据是以数据结构的形式构成，它分为 钢坯数据和钢批数据。钢坯数据是指一块钢坯的 有关数据，而钢批数据则是指若干块材质和尺寸 等要求相接近的副坯组构成的一批数据。
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轧制过程的计算机控制系统
计算机控制系统的跟踪功能是通过轧件跟踪等 一系列程序，根据生产线上各个区段的检测器(冷 钢区段为冷金属检测器CMD，热钢区段为热金属 检测器HMD)和负荷继电器LR等的状态，不断地更 新各个区段跟踪指示字的内容来实现的。 随着轧件在生产线上的移动，计算机根据各区 段跟踪指示字的内容判断每根轧件的实际位臵，针 对轧制生产中的原始数据、生产数据和具体要求等 分别进行自动控制。所以，本章以具有典型意义的 热连轧为例，研究轧制生产过程中的数据区、数据 流动以及轧件跟踪的基本方法。
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轧制过程的计算机控制系统
(四)运输链数据区 运输链数据区CVDA (Con Veyer Data Area)用 来存贮已经在运输链上的钢卷数据。其中包括从精 轧PDA中传下来的数据、钢卷质量分类结果数据、钢 卷在运输链上的称重值和对钢卷的各种质量检查结 果。运输链数据区保存成品钢卷数据，供钢卷产品 报表使用。 以上4个数据区中的数据是顺序关联的。当一个 轧件沿着加热炉入口辊道到运输链分叉口流动时， 该轧件的数据也相应地按如下方式在各数据区之间 流动：IDA→SDA→PDA→CVDA。当轧件在某道工序进 行加工时，与控制这个轧件有关的数据不断地被加 17 11:06进相应的数据区里。
重钢中板轧机AGC计算机控制系统
Ｋｅ ｒ ｓ ２ ０ ｌｎ ｌ ＡＧ ｃ ｍｐ ｔｒ ｏ ｔｏ ｓ ｓ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ７ ０ ｐ ａ ｔ ｌ ｍｉ Ｃ ｏ ｕ ｅ ｎｒ ｌ ｙ ｔｍ ｃ
１ 引 言
务 软件 ，故 障诊 断 与报 警软 件 等 。其控 制 原理 如 下
图所示 。 ２２ 网络 拓扑 结构 ．
轧 机 液 压 板 厚 自 动 控 制 （ｕｏ ａｉ ａｇ Ａ ｔｍ ｔ Ｇ ｕｅ ｃ
Ｃ ｎｒｌ ｏｔ ，简称 Ａ Ｃ系统 是现代 化 的轧机设 备 的核 心 ｏ Ｇ）
・
５ ・ ２
维普资讯
《 重钢 中板轧机 Ａ Ｃ计算机控制 系统 》 Ｇ
由轧制过程管理计算机 （ 网络服务器 ） 组成 ：下位 机 由 ＳＭＡ Ｉ Ｄ Ｉ ＴＣＴ Ｃ系 统完 成实 时控 制 ，并配 置多 台 独立 的显示操作站 （ 人机界面 Ｈ Ｉ ， Ｍ ） 并与轧机 Ｐ Ｃ Ｌ
ｍｉ ｎ ａ ｄ ｒ ｎ ｅ ｓ ｒ ｏ ｆｇ ｒ ｔ ｎｏ ｅ ｃ ｍｐ ｔｒ ｙ ｔｍ ｄ ｕ ｐａ ｅｐ ａ ｔ ｆ ｏ ｇ ｉ ｇＩｏ ｌ ａ ｄ ｈ ｒ ｗａｅ ａ ｄｓ ｎ ｏ ｎ ｕ ａ ｉ ｆ ｈ ｏ ｕ ｅ ｓｅ ｉ ｍｅ ｉ ｍ ｌ ｔ ｌ ｎ ｎ ｑ ｎ ｎ＆ Ｓ ｅ ｌ ｌ ｃ ｉ ｏ ｔ ｓ ｎ ｏ Ｃｈ ｒ ｔｅ Ｃ ． Ｌ ｄ ， ｒ ｖ ｄ ｓ ｈ ｐ ｌ ｇｃ ｌ ｔ ｃ ｕ ｅｏ ｏ ｕ ｅ ｅ ｗ ｒ ｏ， ｔ ．ｐ ｏ ｉ ｅ ｅｔ ｏｏ ｉａ ｒ ｔ ｒ ｆ ｍｐ ｔｒ ｔ ｏ ｋ ｉ ＡＧＣ ｌｖ ｌ ｒ ｅ ｓ ｄ ｓ ｒｂ ｓｔｅ ｃ ｎｒ ｌ ｔ ｏ ｓｕ ｃ ｎ ｎ ｅ ｐ ｏ ｓ ， ｅ ｃ ｅ ｏ ｔ ｅ ２ ｃ ｉ ｈ ｏ
轧钢生产过程中自动化控制技术的应用
轧钢工艺可分为冷轧钢和热轧钢，其中，冷轧钢工艺更加成熟、先进。
这一技术不仅可以提高轧钢质量，还能够与先进的自动化控制技术相结合。
随着自动化控制技术的不断完善，轧钢生产质量和产量也会更有保障。
当前，人们对于自动化控制技术提出很高的要求，在轧钢生产中，应用自动化控制技术可以提高生产效率，也可以使钢材的质量更上一层楼。
一、自动化控制技术与设计系统概述随着时代的不断发展，人们对于钢材的要求越来越高，这是由于各个领域对于钢材的需求量极大，因此，必须要在提高钢材产量的基础之上，确保钢材的质量。
在传统的轧钢生产中，相应的技术比较落后，因此，需要引进先进的自动化控制技术。
自动化控制技术在近几年来正得到不断完善，这一技术不仅可以提高轧钢生产质量和效率，还能够实现对生产过程的有效控制。
在轧钢生产中有各种各样的设备，其中，连轧机是一种融入自动化控制的设备，不仅具有很高的效率，还能够提高钢材的质量。
应用自动化控制技术时，要对设计系统进行优化。
在系统中，要构建完善的数据库，使数据能够得到有效的收集、存储和处理；设置报告系统，保证相关部门可以及时了解设备的运行状况；设置指标系统，通过这一系统可以提供完善的指标和计算结果，确保服务器正常运行；完善信息查询功能，优化模型，并及时对信息进行调整；做好相应的预算，将数据限制在合理范围内。
二、冷轧钢板自动化控制技术1.具体构成在冷轧钢板自动化控制技术中，要明确系统的组成部分。
在基础自动化系统中，主要包括PLC、远程I/O和HMI 设备。
该系统可以对轧钢生产线传动进行控制。
由于冷轧生产中的工艺参数比较多，因此，需要利用技术进行精确的控制。
在生产中，为发挥出仪表的作用，也要对其进行精细化控制，同时，还要利用传感器获取重要的信息，二级系统会及时获取相应的信息，从而实现对生产的进一步控制。
操作人员可以通过操作界面了解生产线的情况，并及时对相应的情况进行处理。
在进行生产线控制时主要采用的技术是HMI技术，利用服务器实现对数据的存储，并进行相应的通讯；服务器与客户机要保持连接状态；客户机可以及时接收服务器传递的数据，并负责接收操作人员接收的数据，在第一时间内将数据传递给服务器。
轧钢自动化设备
轧钢自动化设备一、引言轧钢是指将钢坯通过轧机进行连续轧制，使其形成所需的规格和形状的工艺过程。
为了提高轧钢效率、降低生产成本和提高产品质量，轧钢厂普遍采用自动化设备来完成轧制过程。
本文将详细介绍轧钢自动化设备的标准格式文本。
二、设备概述轧钢自动化设备是指用于控制和操作轧机的设备，其主要功能包括自动控制轧机的启停、调整轧辊间隙、控制轧机速度、监测轧制过程中的温度和压力等。
轧钢自动化设备通常由以下几个部份组成：1. 控制系统：包括计算机控制系统、PLC控制系统和人机界面等。
计算机控制系统负责整个轧钢过程的自动化控制和数据处理，PLC控制系统用于控制轧机的各个执行单元，人机界面用于操作和监测设备运行情况。
2. 传感器：用于监测轧制过程中的温度、压力、速度等参数，并将监测到的数据传输给控制系统进行处理。
3. 执行单元：包括电动机、液压系统、气动系统等。
电动机用于驱动轧机的运行，液压系统温和动系统用于控制轧机的轧辊间隙调整、轧机速度调节等。
4. 通信设备：用于设备之间的数据传输和通信，保证整个轧钢自动化系统的协调运行。
三、设备要求轧钢自动化设备需要满足以下要求：1. 稳定性：设备应具有良好的稳定性，能够长期稳定运行，不易浮现故障和停机。
2. 灵便性：设备应具有较高的灵便性，能够适应不同规格和形状的钢坯的轧制需求。
3. 精度：设备应具有较高的精度，能够精确控制轧机的轧辊间隙、轧机速度等参数，保证轧制产品的质量。
4. 安全性：设备应具有良好的安全性能，能够保护操作人员的人身安全，防止事故的发生。
5. 可靠性：设备应具有较高的可靠性，能够在长期连续运行的情况下保持稳定的性能。
6. 操作简便性：设备应具有简单易懂的操作界面，操作人员能够快速上手并进行操作和监测。
四、设备优势轧钢自动化设备具有以下优势：1. 提高生产效率：自动化设备能够实现轧机的快速启停、自动调整轧辊间隙、自动控制轧机速度等功能，大幅提高了生产效率。
现代轧钢自动化系统与技术
传统功能
L2––––负荷分配，FSU（离线建模），FML L1––––APC，AGC (GM－AGC＋MN－AGC),
现代轧钢自动化系统与技术
－－板带轧制过程计算机控制
冷热板带轧制计算机控制 包括 :
快速过程计算机控制系统
计算机设定用模型等 ( L2 ) [多目标头部命中（百分比）]
质量控制功能 ( L1 )
[ 全长精度（百分比）]
适用于带钢冷热板带轧制 的
“快速过程计算机控制系统”
钢铁生产过程计算机控制 （1）冶炼过程计算机控制 对象－热工过程， 物理化学过程 特点－温度、压力、流量、(包括巡检）
一个区内设高速网，不同区以及L2/L1间用
以太网是合理的
缺点：区域主管可能成为薄弱环节
虽然后期将质量控制器亦连在以太网上，但
并未安排冗余
MELCOM小型机
HMI Server
OPS
100Mb/S高速网
PIO PIO
MELPLAC控制器
图3 三菱超高速网
超高速网结构
优点：全线控制器及L2计算机共享所有数据（不 同的通讯速度，1ms－10ms － 50ms－100ms － 500ms 同时运行）
包括：液压APC/AFC（液压压下，弯辊窜 辊），卷取AJC，飞 剪控制及电动液压活套 LPH/LPT等
多CPU VME 总线控制器 采用软PLC用软逻辑完成顺序逻辑控制
轧钢生产过程中自动化控制技术的应用研究
169管理及其他M anagement and other轧钢生产过程中自动化控制技术的应用研究樊利智，杨海西，曹喜军，齐进刚，王少博（敬业钢铁有限公司，河北 石家庄 050000）摘 要：自动化控制技术是科学技术高速发展的产物。
自动化控制技术应用到轧钢生产中可在保证产品质量的前提下显著提高生产效率。
本文主要分析自动化控制技术在轧钢生产中的应用情况，目的是全面发挥自动化控制技术的优势，提高轧钢生产水平。
关键词：轧钢生产；自动化控制技术；应用情况中图分类号：TG334.9 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2021）21-0169-2收稿日期：2021-11作者简介：樊利智，男，生于1991年，工程师，研究方向：中卷板炼钢、轧钢工艺研究和质量管理、新品种开发。
热轧钢是轧钢生产最为常见的技术，同样该技术也是智能化轧钢生产管控的关键。
我国科学技术高速发展的背景下，智能化、自动化轧钢生产模式越来越普及，自动化控制技术的研发为轧钢自动化和智能化生产创造便利条件。
自动化控制技术纳入到整个轧钢生产中可实现远程智能化管控，对于优化轧钢生产流程，提高钢材产品质量具有重要意义。
1 轧制自动化智能控制技术分析AI 是自动化智能控制技术的基础。
轧钢自动化智能生产中也需要将AI 技术作为基础应用其中。
AI 技术可以定位逻辑并确定操作技术。
此外，AI 技术可控制较为复杂的协议，实现对整个网络的全面管控。
如今我国轧钢生产中已经纳入了人工智能管控技术，AI 控制系统可凭借先天性逻辑控制功能操控轧钢生产较为复杂的内容，极大提高了轧钢生产的可靠性和安全性[1，2]。
2 冷轧钢板形自动控制技术2.1 主要调节内容一是张力调节。
张力轧制是冷轧生产显著特点。
ATC 控制冷轧机组时会受到多种因素影响，导致张力值产生较大波动。
张力值产生波动的主要原因分别是原料板形存在误差、出口测厚仪测量出现偏差以及出口厚度不均等。
冷轧生产中张力要保持恒定，这样轧制状态才能更加稳定。
材料成型计算机控制课件
定值存在偏差时，及时调整控制信号，以保证材料成型的稳定性和一致
性。
03
优化与决策
通过对材料成型过程的实时监控和数据分析，可以不断优化生产工艺和
流程，提高生产效率和产品质量。同时，根据市场需求和产品特点，可
以制定相应的生产计划和决策方案。
03
材料成型计算机控制技术
加热控制技术
01
02
03
加热温度控制
材料成型计算机控制课件
目录
• 材料成型计算机控制概述 • 材料成型计算机控制系统 • 材料成型计算机控制技术 • 材料成型计算机控制的实践应用 • 材料成型计算机控制的挑战与未来发展 • 材料成型计算机控制课件总结与展望
01
材料成型计算机控制概述
材料成型的基本概念
材料成型是通过物理或化学手段，将原材料转化为具有特定形状和性能的制件的过 程。
计算机控制系统可以实现生产 过程的自动化和智能化，提高 生产效率和产品质量。
材料成型计算机控制的发展趋势
材料成型计算机控制技术不断发 展，向着更加智能、高效、节能
的方向发展。
人工智能、机器学习等技术在材 料成型计算机控制中得到应用， 实现了工艺参数的智能优化和控
制。
物联网、云计算等技术在材料成 型计算机控制中得到应用，实现 了远程监控和生产数的实时分
根据材料成型的需求，精 确控制加热温度，以保障 成型质量。
加热时间控制
根据成型工艺需求，精确 控制加热时间，以保障材 料充分加热。
加热功率控制
根据成型工艺需求，精确 控制加热功率，以保障材 料加热均匀。
液位控制技术
液位检测
通过液位传感器实时检测 液位高度，确保液位稳定 。
液位调节