冷軋酸洗機組自動化控制系統探討

李碩亮

【摘 要】酸洗機組自動化控制系統可使用標準的四級控制：3級為生產執行控制級，2級為過程自動化控制級，1級為基礎自動化級，0級為現場級。系統包括數字傳動、傳感器儀表等，還包括一套單獨HMI系統，以便生產人員使用。基礎自動化級主要的控制功能為入口段控制、帶鋼跟蹤控制、帶鋼張力控制、帶鋼速度控制、工藝段及出口段控制，下面主要對基礎自動化級的控制功能進行研究。

【關鍵詞】冷軋酸洗機；自動化；控制系統；分析

1導言

在鋼鐵廠的軋鋼生產中，酸洗機組是重要的技術設備，在實際運行中，擁有穩定的基本技術性能，對于順利開展冷軋鋼生產活動有著一定的制約作用。就技術實現路徑來分析，通過自動化控制系統，能確保冷軋酸洗機組保持最佳的技術狀態，所以，需要針對冷軋酸洗機組自動化控制系統的技術性能進行研究，以確保日常生產活動得以順利開展的保障。在目前的酸洗機組自動化控制系統中，0級為現場級、1級為基礎級、2級為過程自動化級、3級為生產執行控制級。系統主要包含了傳感器儀表、數字傳動等，另外也有單獨的HMI系統，方便生產人員使用。

2酸洗機組

帶鋼酸洗主要包含了連續臥式酸洗機組、連軋酸洗機組以及半連續式酸洗機組。其中，連續式酸洗機組工藝特點在于：在展開鋼卷之后，鋼卷與鋼卷之間就會頭尾焊接起來，這樣就可以連續的通過酸洗槽；推拉式酸洗機組在酸洗的時候，每一根帶鋼經夾送輥依次的咬入，不需要焊接，就直接推送鑲嵌，直至卷取，并且讓帶鋼間斷性的通過酸及機組。

3冷軋酸洗機組自動化控制系統

3.1入口段點位技術控制

一是鋼卷運輸。鋼卷運輸的控制主要是NO.1和NO.2小車從啟動運行的時點到運作達到入口活套構件空間點位過程之中開展的順序控制行為。二是順序控制。在順序控制中主要包含了冷軋鋼卷從預開卷點位移動到開卷機點位、帶頭結構自動完成導板穿帶、帶頭結構完成剪切動作、帶頭結構完成等待位向焊機位置穿帶、帶尾結構完成剪切動作、實現帶尾結構的甩尾以及焊縫沖月牙等。三是活套控制。按照入口與出口點位實際具備的速度以及加速度參數具體值，可以實現預設性參數控制值的確定與設置，因此，可以設定套量技術點位、空套技術點位以及最大的套量技術點位的供給預設性技術參數定值。由于焊接技術，入口段點位會出現停車現象，其入口活套技術構建就會直接朝著工藝段完成帶鋼輸送技術任務，當酸洗機入口位置活套構件的套量參數小于設定位置，就需要將入口段技術點位的爬行速度開啟，按照一次設備運行開關，同時保持開關，讓其入口的位置正式進入提速狀態。在這一技術時點，其入口段實際運行速度為冷軋鋼設備生產工藝段的實際運行速度同加速度數值之間的總和。如果入口點位的活套構件剛剛能夠滿足設定套量位置，那么其實際的運行速度，將同冷軋鋼設備的生產工藝段保持同步。如果出現了技術停車動作，那么在設備的入口點位的活套構件在符合套量設定位置的時候，酸洗機設備的入口段點位就會直接降低到爬行速度，并且，作為生產技術的作業人員，需要通過手動的方式，將其入口段結構切換至停止運行。

3.2帶鋼跟蹤控制

一是活套控制來監視活套的位置，就算沒有活套控制操作的機組速度，也可以開展活套位置的控制，活套位置控制其本身存在帶鋼定位功能，按照出口帶鋼速度、入口以及加速度計算，其實際的活套位置除以帶鋼股數，按照入口、出口速度以及加速度，就會提供預設定值。二是焊縫跟蹤。對于焊縫一直跟蹤到月牙剪位置，跟蹤到圓盤。

3.3帶鋼張力控制

一是在入口位置上，需要做好操作張力或者額定張力控制，并且還要保證帶鋼張力滿足要求，進而順利做好預設定值的運送，利用HMI，就可以傳遞到開卷機傳動系統。在進行計算的時候，要建立單獨的數據表格，或者是采取HMI，利用操作人員進行張力值的設定，利用帶鋼橫斷面以及材質來滿足要求，并且按照過程計算機或者是HMI來設定設定值，以滿足帶鋼跟蹤系統同設定的實際輸出彼此的結合，實現對張力輥以及活套傳動系統的控制。二是在實現帶鋼的穿出與進入的時候，通過較小的張力就可以實現對穿帶張力控制的控制，大約占據額定張力的30%，通過張力值，可以確保帶鋼處于繃緊的狀態下。但是在輸入方式上可以考慮自動與手動兩種。三是在臨時停車張力控制方面，考慮到機組的臨時停車，在系統延時得以控制之后再自動的給定。其需要的張力值等同于帶鋼張力值，一般為額定張力的30%。并且按照帶鋼張力自動投入的功能，就能確保臨時停車張力被控制在穩定的傳動狀態之下，相比臨時停車張力，實際的帶鋼張力值要大一些。

3.4帶鋼速度控制

一是在沒有完成帶鋼焊接之前需要做好入口段的速度設定，如果沒有進行相互的聯動，則需要控制好兩個速度：要求NO.1的糾偏輥壓輥以及張力輥為速度選擇；要求開卷機和處理器為一個速度選擇，也就是帶穿的速度，能夠達到60 m/min的最大值。對于這兩種速度的選擇，可以按照不同的帶鋼速度來同時的運行。當完成帶鋼的焊接之后，啟動機組聯機，其入口段正常運行的速度基準為NO.1張力輥的速度。二是合理的設定酸洗工藝段的速度。要求NO.4糾偏輥壓輥、傳動轉向輥以及拉矯機都需要設定一個統一的速度，在正常運行的前提下，需要按照拉矯機NO。

3.5自動化控制系統的組成

冷軋酸洗機組自動化控制系統由零級系統、過程控制系統、基礎自動化系統、HMI系統和網絡系統構成。其中過程控制系統包括一套單獨的HMI系統。零級系統包括傳動系統和儀表檢測系統。HMI系統包括HMI服務器和HMI客戶機。自動化系統使用4級控制，包括現場級的0級控制，基礎自動化級的1級控制，過程自動化控制級的2級控制和生產執行控制級的3級控制。現在的冷軋酸洗機組大多數采用PLC控制。隨著科技的進步，冷軋酸洗機組自動化控制系統的自動化和功能性越來越好。

3.6基礎自動化控制系統

一是入口段技術控制：包括運輸鋼卷控制、酸洗入口順序控制和入口活套控制。運輸鋼卷控制就是控制由鋼卷運輸小車到入口活套的順序。酸洗入口的順序包括冷軋鋼卷從預開卷的點位到開卷機的點位、帶頭自動完成導板穿帶、帶頭完成自動剪切、帶尾自動剪切、帶尾自動甩尾到焊機、帶鋼焊接等。入口活套控制就是根據出入口的速度和加速度給空套位和最大套位設置預估值。二是帶鋼張力技術控制：包括操作張力的控制、穿帶張力的控制和臨時停車張力的控制。其中操作張力的控制是為了使帶鋼保持繃緊的狀態和增加運輸的安全性。穿帶張力的控制要保持穿帶張力是額定張力的三成，可以手動或自動輸入其數值。臨時停車張力的控制要保持臨時停車張力是額定張力的三成，和穿帶張力相同，切記要在傳動系統穩定的時候再投入臨時停車張力。

4結論

綜上所述，冷軋酸洗機組在冷軋鋼材的生產過程中起到了不可替代的作用，不但可以提高產品質量和產量，還可以為企業降低生產成本，而冷軋酸洗機組的自動化控制系統更是新時代的產物和需求，系統的自動化控制是未來發展的全面趨勢，是保證生產企業安全運行的前提條件。

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（作者單位：河鋼集團邯鋼公司冷軋廠）