基于電氣自動化技術的冷軋軋鋼生產線自動控制研究

江知航

（邯鄲鋼鐵集團有限責任公司，河北 邯鄲 056015）

引言

冷軋軋鋼生產線是鋼鐵企業的重要設備之一，其生產效率和產品質量直接影響著企業的競爭力。隨著科技的不斷進步和工業自動化的不斷發展，電氣自動化技術在冷軋軋鋼生產線中的應用也越來越廣泛。電氣自動化技術可以實現生產線的自動化控制、數據采集和處理、智能判斷和控制等功能，提高生產線的生產效率和產品質量，降低生產成本，提高企業的經濟效益和市場競爭力。本文主要探討電氣自動化技術在冷軋軋鋼生產線中的應用。首先介紹冷軋軋鋼生產線的工藝流程和主要設備，分析傳統生產線存在的問題。接著詳細闡述電氣自動化技術在冷軋軋鋼生產線中的應用，包括PLC 自動控制、人機界面、自動化檢測系統、智能控制算法等方面。最后結合某冷軋軋鋼生產線的實際案例，展示電氣自動化技術的應用效果。

一、冷軋軋鋼生產線的工藝流程和主要設備

冷軋軋鋼生產線是將熱軋鋼板或鋼帶經過一系列工藝處理后，使其達到一定的表面質量和尺寸精度要求的過程。冷軋軋鋼生產線的工藝流程一般包括開卷、清洗、預熱、軋制、淬火、平整、切割、包裝等環節。其中，軋制是整個生產線的核心環節，決定了產品的尺寸精度和表面質量。常用的軋制方式包括單機軋制和多機聯軋。冷軋軋鋼生產線的主要設備包括開卷機、切邊機、冷卷機、淬火機、平整機、切割機、卷取機等。其中，冷卷機是冷軋軋鋼生產線的核心設備，它通過一系列的軋輥對熱軋鋼板或鋼帶進行冷軋變形，使其達到一定的尺寸精度和表面質量要求。傳統的冷軋軋鋼生產線存在一些問題：首先，由于生產線的工藝流程比較復雜，需要經過多個環節的加工，操作人員容易疲勞和失誤，導致產品尺寸精度和表面質量不能保證；其次，生產線的設備比較繁雜，需要不斷地進行調試和維護，造成生產成本的增加；此外，生產線的生產效率受到操作人員的水平和經驗的限制，不能實現全自動化生產。

二、電氣自動化技術在冷軋軋鋼生產線中的應用

為了解決傳統冷軋軋鋼生產線存在的問題，電氣自動化技術被引入到冷軋軋鋼生產線中。電氣自動化技術可以實現生產線的自動化控制、數據采集和處理、智能判斷和控制等功能，提高生產線的生產效率和產品質量，降低生產成本，提高企業的經濟效益和市場競爭力。

（一）PLC自動控制

PLC （Programmable Logic Controller） 是一種專門用于工業控制的可編程邏輯控制器，在冷軋軋鋼生產線的自動化控制中被廣泛應用。以下是PLC在冷軋軋鋼生產線中的一些應用實例：(1)軋輥間距和壓力控制。在冷卷機的控制中，PLC 控制系統可以根據軋制的厚度和寬度要求，自動調整軋輥的間距和壓力，實現產品尺寸和表面質量的精度控制。傳感器采集軋制厚度和寬度信號，PLC 根據工藝要求自動控制軋輥間距和壓力，使得產品尺寸和表面質量達到要求。（2）溫度控制。在爐前加熱爐的控制中，PLC 控制系統可以自動控制爐內溫度，使得爐內溫度達到設定值，保證鋼材均勻加熱。PLC 可以根據傳感器采集到的爐內溫度信號，自動調節燃料流量、風量等參數，實現溫度的自動控制。（3）速度控制。在生產線上，PLC 控制系統可以自動調節生產線的速度，根據生產工藝的要求自動控制軋機的轉速，保證生產線的穩定運行。PLC 可以根據傳感器采集到的產品尺寸、表面質量等信號，自動調節軋機的轉速，使得產品達到工藝要求。（4）故障診斷和報警。在生產線發生故障時，PLC 可以自動診斷故障類型，并發出報警信號，提醒操作人員進行維修。總之，PLC 是冷軋軋鋼生產線自動化控制的重要組成部分，具有可靠性高、程序靈活、易于維護等特點。通過PLC 自動控制系統，可以實現對生產線的自動化控制和監測，提高生產線的效率和產品質量，降低生產成本。

（二）人機界面

人機界面作為電氣自動化技術的重要組成部分，主要由顯示器、鍵盤和鼠標等組成。在冷軋軋鋼生產線中，人機界面的功能主要體現在以下幾個方面：（1）實時監控生產線的運行狀態，包括設備的運轉情況、工藝參數等，幫助操作人員全面了解生產線的狀態，及時發現問題。（2）人機界面可以用于控制生產線的各項參數，例如軋機的轉速、軋輥的間距和壓力等，根據生產工藝要求進行調整，保證產品的尺寸和表面質量的精度。（3）當生產線發生故障時，人機界面會自動顯示故障信息，并提供相應的故障排除方法。操作人員可以根據顯示的故障信息，快速找出故障原因，并進行相應的維修。（4）人機界面還可以記錄生產線的操作日志，包括生產線的工作狀態、工藝參數、故障信息等，便于后期進行數據分析和生產線的改進優化。在冷軋軋鋼生產線中，人機界面的應用廣泛，不僅可以提高生產效率和產品質量，還可以減少故障發生率和維修時間。

（三）自動化檢測系統

自動化檢測系統是生產線質量控制的重要手段，其主要功能是實現對產品的自動檢測和控制，通過檢測產品的尺寸、表面質量、硬度、拉伸性能等指標，保證產品質量符合要求。在冷軋軋鋼生產線中，自動化檢測系統采用多種技術，例如紅外線測溫、高速攝像、機器視覺、超聲波檢測等技術，對產品進行在線檢測。如果發現產品不合格，自動化檢測系統會自動報警并停機，防止次品的生產。自動化檢測系統的應用可以提高產品質量、提高生產效率和降低成本。在生產線上，自動化檢測系統應用廣泛。

（四）智能控制算法

智能控制算法是電氣自動化技術的核心，它可以實現對生產線的智能控制和優化。智能控制算法包括模糊控制、神經網絡控制、遺傳算法等技術，可以對生產線的控制系統進行建模和仿真，以實現對生產線的智能優化。在冷軋軋鋼生產線中，智能控制算法可以實現對生產線的智能控制和優化，例如，在冷卷機的控制中，智能控制算法可以通過對軋制產品的尺寸和表面質量進行智能優化，使產品的尺寸和表面質量達到最佳狀態，提高產品質量和生產效率。

三、實際案例分析

為了更好地展示電氣自動化技術在冷軋軋鋼生產線中的應用效果，本文結合某冷軋軋鋼生產線的實際案例進行分析。該冷軋軋鋼生產線采用PLC 自動控制系統，人機界面采用觸摸屏設備，自動化檢測系統采用機器視覺技術，智能控制算法采用遺傳算法和模糊控制技術。該生產線可以實現對產品尺寸和表面質量的自動控制和優化，可以自動檢測和剔除次品，提高了產品質量和生產效率，降低了生產成本。具體來說，該生產線采用PLC 自動控制系統實現對生產線的自動控制和監測，可以根據工藝要求自動調整生產線的工作狀態，保證了產品的尺寸精度和表面質量的穩定。人機界面可以實現實時監控生產線的運行狀態、控制生產線的工作參數、診斷生產線的故障等功能，方便操作人員進行調整和控制。自動化檢測系統可以對產品的尺寸、表面質量、硬度、拉伸性能等指標進行在線檢測，如果發現產品不合格，可以自動報警并停機，防止次品的生產。智能控制算法可以實現對生產線的智能優化，使產品的尺寸和表面質量達到最佳狀態，提高產品質量和生產效率。該生產線的應用效果非常顯著：首先，產品的尺寸精度和表面質量得到了顯著提升，產品合格率達到了99%以上；其次，生產效率得到了大幅提升，生產線的產量提高了30%以上；最后，生產成本得到了有效控制，降低了10%以上。

結論

本文探討了電氣自動化技術在冷軋軋鋼生產線中的應用，包括PLC 自動控制、人機界面、自動化檢測系統、智能控制算法等方面。通過分析實際案例表明，電氣自動化技術可以提高生產線的生產效率和產品質量，降低生產成本，提高企業的競爭力。因此，應用電氣自動化技術是冷軋軋鋼生產線實現自動化生產、提高產品質量和生產效率的有效途徑，可以幫助企業實現可持續發展。