淺談冷軋自動化的過程控制

于目奎

摘 要：隨著社會主義經濟的快速發展與計算機技術的不斷改革，冷軋技術也得到了不斷地發展。本文對冷軋生產線自動化的兩級控制進行了介紹，同時對二級控制機采用的軟件進行了闡述，另外還對二級控制機軟件系統的構造進行了分析，并探討了計算二級控制機的規程，可供參考。

關鍵詞：冷軋；自動化；控制

在室溫情況下軋制加工鋼材的工藝過程就稱之為冷軋。冷軋薄板的原材料是小于4mm厚度的熱軋鋼卷，其主要是通過冷軋機組對原材料進行循環地軋制，以使原材料的厚度達到目標鋼材的厚度，其是高端的鋼材產品。由于冷軋生產線具有密集的技術、精細的產品、較高的自動化程度，以及較長的工藝鏈，因此，其已經在當下我國冶金行業的生產線中占據了領先的地位。

一、冷軋生產線自動化的兩級控制

一個分布式兩級計算機網絡構成了冷軋生產線的自動化控制系統，設備控制計算機網絡就是一級機，又稱之為基礎自動化；而過程控制計算機網絡則是二級機，又稱之為過程控制自動化[1]。這兩級控制系統的互通信是依靠網絡調整數據通道來完成的。

（一）一級控制。基礎自動化級主要是通過處理與收集設備的速度、位置及順序等數據，以使生產線入口與出口實現自動化，從而使控制產品的板形、張力、寬度及厚度等基礎性任務得以完成。設計基礎自動化系統必須使各功能之間的互相通信、人機對話、處理數據、傳輸數據、控制邏輯、跟蹤物料以及控制液壓系統等功能得以滿足。

（二）二級控制。過程控制自動化級通常是選用互為熱備份的兩臺計算機，然后再利用以太網把兩臺過程控制計算機與附助儀器結合起來。自熱軋酸洗卷開卷起，兩臺過程控制計算機就開始錄入并管理原材料的初始數據，同時跟蹤待軋、正在軋以及已經軋過的鋼卷數據，另外還會預先設置并測算過程參數數學模型，記載并采集處理軋制過程數據，然后形成并打印質量報表、生產報表以及工程報表，最后再完成控制人機對話、數據傳輸、處理歷史數據、過程自學習、軋鋼模擬、操作與啟動應用系統以及對畫面的顯示事件監視進行維護等工作，直至運輸鋼卷的系統在線稱重離線之后才結束。

二、二級控制機的軟件

（一）管理換輥的軟件。在必須替換支撐輥與工作輥的情況下，其主要負責采集操作人員輸入的機架校正數據與軋輥的有關數據，同時將數據傳遞給一級機與二級機的其他程序。

（二）位置跟蹤子系統。其主要任務是負責對鋼卷在軋機中所處的位置與移動的位置進行跟蹤。在一級控制機傳遞出斷帶信號的情況下，立刻對斷帶標志加以設立，以便警示操作人員及時地對其進行處理。

（三）管理停機的軟件。其主要是負責對軋機每次開始與持續的時間以及導致停機的因素進行記載與監視。

（四）管理生產計劃的軟件。其主要是讓管理部室的主管將生產計劃錄入二級機畫面，然后再由操作人員對計劃進行維護與執行。但是也可以適當地調整計劃，移動或增減計劃鋼卷。

（五）畫面系統。該系統屏幕不僅能夠顯示支撐輥、工作輥及輔助輥數據畫面、控制報表的畫面以及軋機停機的畫面，而且還顯示所跟蹤到的鋼卷位置、預先設定的本卷與下卷、輸入的初始數據、警示故障以及處理斷帶等畫面。

（六）報表系統。此系統能夠在運行軋機的過程中，隨時地將故障報表、質量報表、校正軋輥的記錄、合同報表、停機報表以及產量報表等報表予以自動地打印或提供出來。

三、二級控制機軟件系統的構造

事件監視動作分配器是冷軋過程控制機軟件的核心部分，其他子系統模塊都是由它來啟動的，它能夠對外部設備與進程觸發、數據流、內存緩沖區、進程間通信之間的相互關系進行協調，使軋機在完成各類相關動作時實現自動化[2]。

因為二級控制機所采用的數據格式不同于一級控制機。所以倘若二級機的內存緩沖區接收到一級機的初始數據時，必須轉換工程單位。監控軋機進程的事件是由二級機的監視器觸發的，隨后再讓事件監控子系統對一級控制信號進行監控，同時將檢測到的事件進程信息傳達給事件監視動作分配器。每次接收到一個事件，事件監視動作分配器都會將執行相關動作的指令傳達給應用程序，待應用程序收到并完成動作之后，再返回事件信息，冷軋自動控制的動作鏈就是由“傳達—等待—接收”一系列的重復動作構成的。

四、計算二級控制機的規程

在接收到信息指令之后，軋制規程計算進程就會對入口處的鋼卷號加以獲取，同時對原材料卷的初始數據予以檢索出來，然后再根據軋制工藝規范與產成品技術數據，并結合軋輥直徑、模型參數、彎輥數據、自學習因子以及軋機限制等來計算軋制規程，并對計算規程的結果加以存儲，最后再將完成信息傳達給事件監視動作分配器[3]。

（一）采集模型數據。在將鋼卷放入軋機之后，當接收到事件監視動作分配器傳達的開始信息之后，采集數據的進程就會立即完成分析、采樣及儲存穿帶與最小最大中間穩態速度軋制過程中所測量的數據。

（二）對給定進行預先設置。軋制過程的控制參數是由計算軋制規程的數據構成的，由預先設置的進程依據所獲得的信息，預先設置鋼卷與軋機的各項技術質量標準。同時對目前的軋機限制、軋輥數據以及模型參數予以預先設置并檢索出來。依據標志來對是否在進行穿帶加以判定。

（三）自適應學習。為了獲取軋制力、功率及前滑的校正因子，需要借助數學模型來對采集到的帶鋼寬度、厚度、軋制力、張力及速度等數據進行重新計算。

將計算理論數據與測量數據之間的偏差找出來，每次完成軋制鋼卷時，事件監視動作分配就會將信息激活自學習因子予以傳達出來。通過對鋼卷進行確認以及對數據、所測量到的數據、預報的軋制規范數據以及所應用的學習校正因子進行提取，自適應學習進程就會形成新的學習因子，同時把它們保存至此卷的數據記錄之中，最后再將完成學習的信息傳達給事件監視動作分配器。

五、結語

綜上所述，我們可以得知，冷軋是一項具有高效、高精確度、不間斷性以及較高自動化程度的工藝，所以，其所配備的計算機控制系統也必須具有較快的反應能力、較高的精確度、較高的穩定性以及較快的速度，這樣才能使冷軋技術實現更好的發展。

參考文獻：

[1]徐利璞，尤磊，計江，王大號.冷軋生產線惰輥的改進及應用[J].軋鋼.2012（06）.

[2]張寧，趙亮，汪中.鞍鋼1450冷軋生產線酸再生機組電控系統淺析[J].中國新技術新產品.2012（12）.

[3]宋軍.矢量控制技術在冷軋生產線中的應用[J].武鋼技術.2013（03）.