關于對熱軋廠生產線電氣自動化控制系統研究

丁宇

本鋼板材股份有限公司熱連軋廠 遼寧本溪 117000

結合熱軋生產經營目標，首先要建設一條智能化、高效化、低成本的綠色熱軋生產線，實現生產組織、生產設備、質量控制、效率提升、安全保障、安全生產的智能熱軋決策過程，及成本控制與分析。要以關鍵生產線為突破口，智能制造將專注于基礎自動化、無人值守、操作室集中操作控制、機器人、模型優化和三維可視化、狀態檢測和智能現場檢測。這些技術成熟度高，易于實施，對于質量和效率提高顯著，在關鍵產線優先實施后逐步推廣到其他生產線[1]。

1 熱軋廠生產線自動化控制系統的發展特點

為了更好的理解本研究的核心，對熱軋生產線自動控制系統的發展特點有很重要的認識和掌握。其中主要包括以下幾個方面：一是控制速度快，在很多情況下可以對機電液壓系統進行綜合控制和管理，更好地管理其液壓控制系統的控制周期。二是控制功能比較豐富，可以集中在系統上實現相關的性能和目標，通過自動增減和有效的數據控制器，加強多個控制器的有效使用。三是各種功能相互影響，即很多功能主要集中各個功能的控制過程中，需要更好地協調各自動控制系統的功能實現。最后，在實際運行過程中，系統的各個功能能否更好地共享系統的輸入輸出模塊，這對CPU處理系統的有效提升也有著非常重要的影響。當然，除了上述之外，系統還具有比較強的通信能力，可以更好地處理多個控制器和處理器之間的關系[2]。

2 熱軋廠生產線電氣自動化控制系統的功能概述

電氣自動化控制系統的主要功能如下：

（1）實現生產過程的自動控制，降低勞動強度，提高生產的穩定性和效率。

（2）設備系統失效時，電氣自動控制系統會報警自動關機，避免生產事故發生。

（3）對生產過程、產品質量、設備運行情況進行監控和數據分析。

（4）提高了設備系統自動控制和運行的穩定性。舉例來說，利用細軋出口厚度計的測量功能，可以測量帶鋼厚度和中心線，實現帶鋼的厚度控制和校正功能。

3 電氣自動化控制系統組成分析

有效把握熱軋廠生產線自動化控制的實際過程，積極有效把握其自動化控制系統的相關結構也是非常關鍵的。總的來說，我們主要從系統組成、通信技術等不同角度對其內容進行系統分析。

3.1 系統的組成

在熱連軋生產線的控制系統中，利用EGD網絡使二級服務器與自動化和專用儀表進行通信。拿日本TMEIC公司的自動控制系統為例，TOSLINE網絡可用于與電驅動器和執行器的自動通信。網絡結構簡單，系統繼承不難，讓所有網絡設備都可以選擇標準化的商品，實現設備的標準化和商業化。

3.2 通訊技術

熱軋生產線自動控制系統有多個層次。控制系統中有許多控制器，如服務器、可編程控制器和許多操作系統。為了在簡單的網絡拓撲結構上實現高速通信，企業通常同時使用EGD技術和TCNET技術。EGD通訊技術可以實現計算機數據的快速交換，這也是一般企業在多系統間選擇這種通訊技術的原因，熱軋帶鋼生產線各部件之間的高速通訊可達20ms。采用TCNET通訊技術實現PLC控制器與計算機之間的高速數據交換，以這種方式使用的數據交換使高速控制器的通信達到了極好的狀態。

3.3 傳動系統

大多企業的生產線選擇大功率變頻傳動系統，因為可以在很大程度上避免扭振和機械共振。這是因為它們是模擬量跟隨控制系統，可以使沖擊速度降低，逆變系統的高穩定性也是一個明顯的特點，而且速度調節器還采用了抗超調控制技術，使輸出整個系統不會有超調問題。由于功率因數控制技術，系統功率因數接近1，電網不需要高諧波濾波器和靜態無功補償裝置[3]。這些特性使主動力傳輸系統更穩定，更不容易過載。在新鋼種的研發過程中，主傳動系統會產生一些問題，如粗軋區負電荷分布不均等。但是，即使出現了問題，主傳動系統仍然可以工作，因此大功率變頻傳動系統可以適應惡劣的環境。

3.4 基礎自動化系統

目前很多生產線使用的自動控制系統都是基于PLC，但是除了PLC控制器之外，很多企業使用V系列控制器，這使得PC、網絡和高速特性得到應用。PC是V系列控制器，可以說是一臺電腦，其中C3CPU模塊擁有工控機的所有硬件，所以可以使用多種操作系統，也可以使用鼠標、鍵盤和監視此外部設備。高速是指該系列控制器具有高速掃描能力。聯網實際上是基于PC的特性。通過PC控制器，可以有一個類似于電腦的網卡，方便工程師訪問電腦上的控制器，從而簡化控制器，讓工程師更方便的使用控制器。這個V系列控制器還是屬于PLC控制器的范疇，應用上的操作方法和PC的工業控制很相似。除了V系列控制器，還有一個ODG系統，可以以最高5ms的速度處理數據。

3.5 過程控制系統

熱軋廠的生產線除了基本自動化系統外，熱連軋生產線還可以實現高速、通信控制，在基本自動化系統中實現的許多功能也可以在過程控制系統中實現。過程控制系統可以對生產和控制數據進行錄入和管理，在線收集過程和控制數據，處理收集到的信息。過程控制系統還可以計算過程自動化過程中的設定值，對整個生產線的物料進行實時位置跟蹤等。過程控制系統的軟硬件產品都能夠更標準化的發展，這樣許多公司就能夠在進行熱軋帶鋼生產的時候都是采用標準的軟硬件，軟硬件產品的標準化發展，讓這些產品在出現故障的時候能夠迅速的進行更換。過程控制系統還具有能夠實現高速數據收集的功能，這是在熱軋帶鋼生產線具有高度通訊功能的基礎上進行的，這樣就能夠讓過程控制系統能夠直接進行采集，并對參數進行控制。除此之外還能夠對模型計算以及自學習進行在線的反饋，這樣就能夠在很大程度上讓模型計算的預設定精度的準確性得到提升。與傳統的基礎自動化功能相比過程控制系統的功能更加的全面，這也是為何越來越多的工廠選擇過程控制系統[4]。在熱軋帶鋼生產線中過程控制系統能夠進行許多在線的控制功能，這些都是傳統的自動化功能所沒有的。除此之外模型計算以及控制管理合二為一讓控制管理更好實現的同時，還讓能夠讓工藝分析以及優化進行的更加的便捷，熱軋帶鋼生產線的工藝維修以及優化工具能夠讓工程師更方便的進行維修以及維護。

4 熱軋廠的生產線電氣自動化控制系統的設計關鍵點

4.1 智能化設計

通過軟件模塊的設計，以自動控制系統智能設計為例，多線程在線可編程并行數據參數，PLC控制器單機控制系統為控制系統，集中控制系統和管理系統，在編輯器中，然后通過操作系統、應用軟件激活智能PLC模塊，在電氣自動控制系統的設計中。

4.2 規范化統一設計

由于電氣化控制系統廣泛應用于各行各業，其標準化是促進科學合理設計的有效手段，使控制模塊更好地應用于各行各業，充分實現設計中的標準化設計。總結典型的設計思想，應用于企業自動化控制的PLC控制系統，應使其設計標準化、規范化。同一企業或系統應盡可能使用同一型號或同一廠家，因為PLC接口的標準和軟件兼容性強于不同廠家的PLC備件。還可以共享PLC外部設備以及工具軟件，以降低成本。

4.3 加強設備散熱防護工作

散熱保護將影響設備的可靠性，甚至會導致設備損壞和控制系統癱瘓。其次，在設備防護中要注意設備的散熱保護，及時解決設備使用中產生的散熱問題，特別是大功率設備。圍繞設備和散熱器提供的設備應避免使用敏感的半導體隔斷，以消除隱患，提高系統性能[5]。

4.4 分布式控制應用目標的實現

電氣自動化通過串口線纜連接工業控制器、CPU、智能儀表、變頻器、低壓斷路器、遠程控制I/O等關鍵設備。分布式控制通過串行數字分支結構將智能設備通信總線與自動化系統連接起來。還將相應的I/O設備連接到現場設備，提高現場檢查的效率，實現輸入輸出模塊功能。

5 提高熱連爐生產線電氣自動化控制系統的可靠性

通過對熱軋生產線電氣自動化控制系統相關內容的系統分析和研究，明確了在實際開發過程中不斷加強電氣自動化系統的有效控制和相關問題的重要性，對有效提高經濟效益也有非常重要的影響。由此看來，主動控制相關措施是提高自動控制系統可靠性的關鍵。

5.1 加強可靠性的有效設計

自動控制系統有效設計的實際過程，應積極考慮其可靠性，即充分把握控制設備的特點，研究系統控制，詳細分析相關產品，結合實際控制設備方案，加強產品類型的有效優化。

在此過程中，不同產品的性能會有所不同，因此，有效地反映其設備的可靠性、經濟性、實用性和產品質量保證，加強設備制造成本的降低，為了更好地提高控制設備的可靠性要求，有效地考慮系統的全面性和全面性。

5.2 選擇合適的電子元器件

必須注意的是，在實際選擇設備可靠性時，不僅要考慮周邊環境，還要考慮技術開發和部件質量。一般而言，應充分考慮由專業制造商生產的非專利零件。如果出現部件問題，全面有效地掌握可替代產品，并積極采取第二次解決方案解決相關突發事件。

積極有效地掌握電子元器件的溫濕度，充分掌握器件散熱和環境濕度控制系統的有效性非常重要，為了更好的保證電子元器件的正常運行和系統的穩定安全的發展。為了更好地實現相關的發展目標，我們還應該積極優化自動化系統，有效地掌握各部件的協調程度，從而更好地控制和管理設備的可靠性。

6 結語

總之，在科學技術快速發展的背景下，電氣自動化控制系統廣泛的應用于工業生產中，大大的提升了工作效率，降低了勞動強度，改善了工作環境，對于企業的發展提升了經濟效益。在熱軋廠生產線電氣自動化控制系統設計中應考慮架構組成的規范性和標準型，在運行的過程中，更應該加強智能化和可靠性研究，保證電氣自動化控制系統能夠安全可靠的運行。