单机架可逆冷轧机的电气控制系统

应用较广的新型冷轧机。
２ 电气系统组成
四平冷轧厂单机架可逆冷连轧机电气系统主 要由以下部分组成。
（ １） 传动系统 传 动 系 统 包 括 开 卷 机 、矫 直 机 、入／出 口 导 向 辊 、 左 卷 取 机 、右 卷 取 机 及 主 传 动 系 统 。 主 辅 传 动 控 制 系统均采用西门子公司的 ６ＲＡ７０ 系统直流全数字 变流调速控制器， 具有性能好、可靠性高、可以满足 高动态品质与高调速精度的要求等特点， 通过 ＰＲＯＦＩＢＵＳ 网与 ＰＬＣ 相连。 （ ２） 主要检测仪表 单机架可逆冷轧机的仪表配置比较齐全， 设有 机前、机后测厚仪， 以及位移传感器、压力传感器和 光电编码器等。
图 ４ 可逆轧制顺序控制速度变化曲线 速度变化曲线。 图中：
ａ１、ａ２—加速度； ａ３、ａ４—速度； Ｖ０、Ｖ１、Ｖ２—轧机速度。
５ 板形控制
为了获得良好的板形， 该轧机配置了正负弯辊 装置， 并根据带钢平坦度的实际控制效果， 调整弯 辊、窜辊参数， 同时对板形设定模型进行自学习， 修 改轧制规程， 然后， 将信息保存用于后续控制。
厚度控制是冷轧机电气控制系统中最重要的控 与厚差相对应的调节量输出到压下系统， 使辊缝变
制环节， 主要由测厚仪、电气控制装置、压下执行机 化 ΔＳ， 以消除 ΔＨ 对带钢出口厚差的影响 ； 反 馈 控
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持软件和应用软件 ３ 部分组成。其中系统软件的主 要部分为操作系统， 用于控制和管理计算机软硬件 资源； 支持软件是应用软件的开发环境， 本系统采用 西门子公司 ＷＩＮＣＣ 开发环境； 应用软件是实现生 产过程控制程序的集合。
Ｌ１ 级基础自动化系统设有 １ 套 Ｓ７－ ４００＋ＦＭ４５８ 和 ３ 套 ＰＬＣ（ Ｓ７－ ３００） ， 主要起完成跟踪、顺序控制、 位置控制、速度控制、张力控制、ＡＧＣ 和辅助设备的 控制功能。由于采用了功能控制器 ＦＭ４５８， 满足了 弯 辊 、窜 辊 、厚 度 控 制 、张 力 控 制 和 板 形 控 制 等 多 个 质量控制功能对高速控制和高速通讯的要求。
Ｌ０ 级为传动控制， 包括液压传动和数字传动， 具体硬件配置如图 ２ 所示。
图 ２ 基础自动化下检测装置（ 位置传感器和压力传感器） 组成
网络拓扑结构采用分段和分层设计， 数据交换 （ 见图 ３） ， 厚度控制包括预控即前馈控制和监控即
通过主干以太网实现。其中 Ｌ１ 级和 Ｌ２ 级通讯采用 １００ＭＢ／ｓ 以 太 网 ； Ｌ１ 级 区 域 通 讯 分 为 上／下 二 层 ， 上 层主要完成高速闭环控制以及与过程计算机的通 讯； 下层通过 ＰＲＯＦＩＢＵＳ ＤＰ 网络和 Ｉ／Ｏ 完成传动 控制、顺序控制和操作台控制等。
１ 概述
四平冷轧厂采用的轧机是新一代的中间辊可 轴向移动的六辊可逆式冷轧机， 它是在引进消化国 外 ＵＣ 轧机技术的基础上结合我国国情而设计的改 型产品。
该轧机具有先进、完善 的 电 气 控 制 系 统 ， 通 过 厚度控制、张力控制、位置控制及 板 形 控 制 等 多 种 控制手段， 有效实现了带钢的高精度控制， 使带钢 获得良好的板形。因此， 该轧机不但具有原轧机轧 制效率高、成材率高、产品质量优和节能等优点， 而 且还增加了带材的轧制宽度， 同时使易损件的寿命 延长， 操作更简化， 维修保养更方便。它是我国目前 中、窄带轧机中精度高、板形好、投资少、见效 快 及
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图 １ 四平单机架冷轧机计算机网络图示
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（ ３） 计算机控制系统 计算机控制系统采用分布式控制的结构， 按功 能层次划分为 Ｌ０～Ｌ２ 级， 如图 １ 所示。 ●Ｌ２ 级（ 过 程 控 制 级） ： 过 程 控 制 、设 备 管 理 和 生产管理； ●Ｌ１ 级（ 基 础 自 动 化 级） ： 顺 序 控 制 、逻 辑 控 制 和质量控制； ●Ｌ０ 级（ 传动控制级） ： 电机和液压执行机构控 制， 实际动作、实际数值传送。 Ｌ２ 级上位机系统采用 ＰＣ 机完成轧制规程的计 算 、动 态 数 据 的 采 集 、管 理 、显 示 以 及 在 线 操 作 的 监 控和设置。本系统采用 ２ 台 ＰＣ 机， 一台在线运行， 另一台作为备用。上位机的软件系统由系统软件、支
３ 厚度控制
反馈控制。其中前馈控制用于保证轧件出口厚度不 受入口厚度波动的影响。轧制开始时， 即当入口测厚 仪测量来料厚度的同时， 入口的脉冲测速仪开始测 量带材的长度。每隔一个长度 Ｌ， 测厚仪将一个厚度 读数 Ｈ 存入寄存器中。每当 Ｌ 长的带钢通过辊缝 时， 计算器将厚度读数 Ｈ 取出并与给定厚度 Ｈ０ 比 较。当入口带钢有厚度偏差 ΔＨ 时， 调节系统计算出
２００８ 年第 ２ 期 总第 １８ 期
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Ｎｏ．２ ２００８ Ｓ ｅｒｉａｌ Ｎｏ．１８
单机架可逆冷轧机的电气控制系统
大连华锐股份有限公司电控装备厂 关 明
摘 要： 介绍了四平冷轧厂单机架可逆冷连轧机计算机控制 系统的组成， 对基础自动化控制系统配置和控制进行了介绍。 关键词： 单机架； 可逆冷轧； 计算机控制； 基础自动化
６ 结束语
本文介绍了四平冷轧厂单机架可逆冷轧机的电 气控制系统， 虽然该单机架可逆冷轧机的机架数目 少， 但仪表配置齐全， 控制方案灵活多变， 具有很强 的厚度控制和板形控制等能力。通过现场实际运行， 证明这种配置不仅大大减少设备投资， 而且保证了 成品质量。
参考文献 ［ １］ 孙一康．带钢冷连轧计算机控制．北京： 冶金工业出版社，
２００２ ［ ２］ 汪祥能等．现代带钢连轧机控制．沈阳： 东北大学出版社， １９９６ ［ ３］ 唐谋凤．现代带钢冷连轧机的自动化．北京： 冶金工业出版
社， １９９５ ［ ４］ 刘齐， 孙一康．带钢热连轧计算机控制．北京： 冶金工业出版
社， １９９７
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图 ３ ＡＧＣ 控制系统 制用于调整轧制过程中产生的厚度漂移现象， 以保 持系统的精确性。控制方法是利用带材出口侧测厚 仪测出的带材厚度， 与出口给定厚度相比得到出口 厚差， 然后进行参数转换得到压下系统和速度系统 的调节量， 用于消除这一厚差。
４ 精确停车控制
由于可逆轧机是多道次轧制， 为了减少卷取机 反复咬入及建张过程所需要的时间， 带钢在轧制过 程中是不脱离卷取机的， 卷取机上始终带有 ２～３ 圈 带钢， 经过多个道次轧制后， 带钢越来越薄， 但是留 在左右卷取机上的带钢厚度是没有变化的， 这时如 果起停车误差较大， 就会将厚度较大的带头误入轧 机造成事故， 因此， 精确起停车控制就显得尤为重 要。在轧机的出／入口侧装有光电编码器， 通过对光 电编码器信号进行积分累积计算， 用于在线测量轧 件长度， 并最终确定停车点和减速点， 从而完成自动 加、减速及自动起停车功能。图 ４ 为可逆轧制过程的