控制网

0 生产线概述
    莱钢中型型钢厂是一个具备九十年代国际先进水平的现代化轧钢厂，该厂型钢生产线是全国第一条连铸→热送→热装→连轧短流程生产线，可生产以经济断面型钢-Ｈ型钢为主的多种规格的产品。粗轧机负责坯料的开坯工作，矩形坯或方坯在粗轧区往复轧制7～１3道次后，经切头锯切头，进入精轧机组。主要设备有一架两辊式可逆轧机、压下装置、换辊装置及十一组辊道等。

1控制系统概述
    粗轧自动控制系统由两级计算机系统构成，即基础级（一级）和过程级（二级）。基础自动化级采用日本东芝公司的T3H PLC，T3H具有丰富的I/O模块，其"编码器信号处理模块"与"脉冲输入模块"可实现高频、精密位置信息处理。该系统通过专用的TOSLINE通讯模块和光缆与加热炉、精轧、精轧辅助1、精轧辅助２、公用PLC共同构成轧线基础级控制网。T3H、过程计算机通过以太网通讯模块和同轴电缆构成过程级控制网。轧线网络配置和粗轧T3H主机架配置如图1所示。
   

   　　　　　　　　　　　　　 图1 系统配置图

　　PS361：电源模块。

　　PU326：CPU模块，作为中央处理器用来处理T3H内部程序，消耗电流2500mA，采用直流　　　　　　24V工作电压。

    EN311：与一级、二级操作站之间的通讯模块，消耗电流800mA。

    SN322：与传动、T3H之间的通讯模块，消耗电流700mA。

    AB33N：绝对值编码器转换模块，被用来和多圈型绝对值编码器共同把检测到的位置数据转换成能被T3H识别的数字数据。

    PI312：脉冲输入模块，2路输入，最大计数16,777,215，最大频率50kHz，消耗电流 800mA，采用直流24V工作电压。

    DI334：开关量输入模块，32路开关量，消耗电流100mA，采用直流24V电压。

    DO334：开关量输出模块，32路开关量，消耗电流210mA，采用直流24V电压。

2操作站
    操作站采用日本东芝公司的工控机FA3100作为监控计算机, 操作系统为Windows NT workstation（V 4.0），监控画面采用美国Intellution公司的FIX DMACS软件(6.15版)编制，包括工艺流程画面、数据管理画面、故障报警画面等。

    工艺流程画面实时显示粗轧主要设备准备及运转状态，包括粗轧机、各组辊道、切头锯等的运转状态；显示HMD(热金属探测器)、接近开关等检测元件的信号以及粗轧机电机速度给定值、实际值等重要参数。数据管理画面是为工程技术人员调整粗轧重要工艺参数而设置的，如粗轧机每一道次的各种参数。故障报警画面显示影响粗轧连续生产的关键设备故障报警，包括电源故障、电机故障、T3H故障、编码器故障等。

３控制功能
（1）APC（自动位置控制）
    APC功能在本系统中广泛使用，它典型应用于粗轧机压下装置，粗轧机每一道次辊缝各异，因此采用APC功能，其压下装置可准确、快速地调节辊缝，以提高轧件质量、加快生产节奏。现以粗轧机压下装置为例，简述ＡPC控制原理。设目标位置、当前位置分别为X0、X，以X0为坐标原点，则压下装置速度曲线如图2所示。

图2　压下装置速度曲线

    L_i、V_i(i=0,…,4)可在经验值的基础上根据实际情况调整，直到获得满意的位置逼近曲线。现给出我们应用的 具体数值以供参考： 
    　L₀=0.2mm(控制精度），L₁=2.5mm,　L₂=5mm,　L₃=15mm,　L₄=27mm；       

      V₀=3%V_额定，V₁＝9%V_额定，V₂＝25%V_额定，V₃＝58%V_额定，V₄＝100%V_额定

（2）道次管理
    粗轧机为二辊可逆式轧机，每一道次均需一批相应的工艺参数，如：轧制速度、挤压与拉伸补偿系数、工作辊直径、辊缝、孔型、翻钢模式、前后推床位置、钢坯高度与宽度等。当需要轧制某一种产品时，通过监控画面上的"数据请求"按钮，可将过程计算机预先设定的该钢种的工艺参数，以道次分组，成批存于粗轧T3H缓冲寄存器中。道次变化以粗轧机负载继电器信号为依据，相应设备（如：推床、翻钢钩、压下装置、粗轧电机、前后辊道等）根据本道次提供的数据动作。

（3）自动翻钢
    粗轧机自动翻钢功能通过WS（工作侧）推床、DS（传动侧）推床以及附着于DS推床前的翻钢钩三者协调动作实现，推床与翻钢钩的位置由编码器精确检测。翻钢前，根据钢坯宽度、高度、位置，推床自动确定起始位置，使两侧推床间距为Ｗ＋Ｔ＋α（Ｗ：钢坯宽度，Ｔ：钢坯高度，α＝５０mm）,然后执行翻钢动作。翻钢又分三种情况（①T-W≤100mm，②T-W>100mm且W≥200mm，③T-W>100mm且W<200mm。），每种情况动作不同。与手动翻钢相比，自动翻钢一次成功率高，速度快。

（4）轧件跟踪
    轧件跟踪技术以HMD或负载继电器信号作为触发条件，以扫描时间（或脉冲发生器所发脉冲个数）和辊道反馈速度（或每个脉冲对应的轧件运行距离）为依据，计算轧件位置或长度。

（5）钢坯自动摆动
    钢坯进入加热炉出口辊道后，该辊道前方的HMD获得信号时，钢坯暂停，T3H判断是否满足前进条件。若5秒内，条件满足，钢坯自动进入粗轧机进料辊道。否则，钢坯以0.2m/s的速度，以加热炉出口辊道前后两个HMD信号作为往返标志，在该辊道上来回摆动，直到操作人员确认条件满足后按下"摆动复位"按扭。因热钢坯与冷辊道长时间静止接触，将导致钢坯实际接触的小片区域冷却过快，形成所谓的"黑印"现象，不仅影响轧件质量，而且可能造成后面的HMD错误检测，钢坯自动摆动功能很好的克服了此问题。

3结束语
    从目前的生产运行情况看，该控制系统稳定，符合工艺要求，控制功能强大，人机界面友好，操作灵活方便，设备运转良好，全自动运行率超过99%，产品的各项指标均达到或超过设计要求。