浅谈冷轧自动化的过程控制

于目奎

摘 要：随着社会主义经济的快速发展与计算机技术的不断改革，冷轧技术也得到了不断地发展。本文对冷轧生产线自动化的两级控制进行了介绍，同时对二级控制机采用的软件进行了阐述，另外还对二级控制机软件系统的构造进行了分析，并探讨了计算二级控制机的规程，可供参考。

关键词：冷轧；自动化；控制

在室温情况下轧制加工钢材的工艺过程就称之为冷轧。冷轧薄板的原材料是小于4mm厚度的热轧钢卷，其主要是通过冷轧机组对原材料进行循环地轧制，以使原材料的厚度达到目标钢材的厚度，其是高端的钢材产品。由于冷轧生产线具有密集的技术、精细的产品、较高的自动化程度，以及较长的工艺链，因此，其已经在当下我国冶金行业的生产线中占据了领先的地位。

一、冷轧生产线自动化的两级控制

一个分布式两级计算机网络构成了冷轧生产线的自动化控制系统，设备控制计算机网络就是一级机，又称之为基础自动化；而过程控制计算机网络则是二级机，又称之为过程控制自动化[1]。这两级控制系统的互通信是依靠网络调整数据通道来完成的。

（一）一级控制。基础自动化级主要是通过处理与收集设备的速度、位置及顺序等数据，以使生产线入口与出口实现自动化，从而使控制产品的板形、张力、宽度及厚度等基础性任务得以完成。设计基础自动化系统必须使各功能之间的互相通信、人机对话、处理数据、传输数据、控制逻辑、跟踪物料以及控制液压系统等功能得以满足。

（二）二级控制。过程控制自动化级通常是选用互为热备份的两台计算机，然后再利用以太网把两台过程控制计算机与附助仪器结合起来。自热轧酸洗卷开卷起，两台过程控制计算机就开始录入并管理原材料的初始数据，同时跟踪待轧、正在轧以及已经轧过的钢卷数据，另外还会预先设置并测算过程参数数学模型，记载并采集处理轧制过程数据，然后形成并打印质量报表、生产报表以及工程报表，最后再完成控制人机对话、数据传输、处理历史数据、过程自学习、轧钢模拟、操作与启动应用系统以及对画面的显示事件监视进行维护等工作，直至运输钢卷的系统在线称重离线之后才结束。

二、二级控制机的软件

（一）管理换辊的软件。在必须替换支撑辊与工作辊的情況下，其主要负责采集操作人员输入的机架校正数据与轧辊的有关数据，同时将数据传递给一级机与二级机的其他程序。

（二）位置跟踪子系统。其主要任务是负责对钢卷在轧机中所处的位置与移动的位置进行跟踪。在一级控制机传递出断带信号的情况下，立刻对断带标志加以设立，以便警示操作人员及时地对其进行处理。

（三）管理停机的软件。其主要是负责对轧机每次开始与持续的时间以及导致停机的因素进行记载与监视。

（四）管理生产计划的软件。其主要是让管理部室的主管将生产计划录入二级机画面，然后再由操作人员对计划进行维护与执行。但是也可以适当地调整计划，移动或增减计划钢卷。

（五）画面系统。该系统屏幕不仅能够显示支撑辊、工作辊及辅助辊数据画面、控制报表的画面以及轧机停机的画面，而且还显示所跟踪到的钢卷位置、预先设定的本卷与下卷、输入的初始数据、警示故障以及处理断带等画面。

（六）报表系统。此系统能够在运行轧机的过程中，随时地将故障报表、质量报表、校正轧辊的记录、合同报表、停机报表以及产量报表等报表予以自动地打印或提供出来。

三、二级控制机软件系统的构造

事件监视动作分配器是冷轧过程控制机软件的核心部分，其他子系统模块都是由它来启动的，它能够对外部设备与进程触发、数据流、内存缓冲区、进程间通信之间的相互关系进行协调，使轧机在完成各类相关动作时实现自动化[2]。

因为二级控制机所采用的数据格式不同于一级控制机。所以倘若二级机的内存缓冲区接收到一级机的初始数据时，必须转换工程单位。监控轧机进程的事件是由二级机的监视器触发的，随后再让事件监控子系统对一级控制信号进行监控，同时将检测到的事件进程信息传达给事件监视动作分配器。每次接收到一个事件，事件监视动作分配器都会将执行相关动作的指令传达给应用程序，待应用程序收到并完成动作之后，再返回事件信息，冷轧自动控制的动作链就是由“传达—等待—接收”一系列的重复动作构成的。

四、计算二级控制机的规程

在接收到信息指令之后，轧制规程计算进程就会对入口处的钢卷号加以获取，同时对原材料卷的初始数据予以检索出来，然后再根据轧制工艺规范与产成品技术数据，并结合轧辊直径、模型参数、弯辊数据、自学习因子以及轧机限制等来计算轧制规程，并对计算规程的结果加以存储，最后再将完成信息传达给事件监视动作分配器[3]。

（一）采集模型数据。在将钢卷放入轧机之后，当接收到事件监视动作分配器传达的开始信息之后，采集数据的进程就会立即完成分析、采样及储存穿带与最小最大中间稳态速度轧制过程中所测量的数据。

（二）对给定进行预先设置。轧制过程的控制参数是由计算轧制规程的数据构成的，由预先设置的进程依据所获得的信息，预先设置钢卷与轧机的各项技术质量标准。同时对目前的轧机限制、轧辊数据以及模型参数予以预先设置并检索出来。依据标志来对是否在进行穿带加以判定。

（三）自适应学习。为了获取轧制力、功率及前滑的校正因子，需要借助数学模型来对采集到的带钢宽度、厚度、轧制力、张力及速度等数据进行重新计算。

将计算理论数据与测量数据之间的偏差找出来，每次完成轧制钢卷时，事件监视动作分配就会将信息激活自学习因子予以传达出来。通过对钢卷进行确认以及对数据、所测量到的数据、预报的轧制规范数据以及所应用的学习校正因子进行提取，自适应学习进程就会形成新的学习因子，同时把它们保存至此卷的数据记录之中，最后再将完成学习的信息传达给事件监视动作分配器。

五、结语

综上所述，我们可以得知，冷轧是一项具有高效、高精确度、不间断性以及较高自动化程度的工艺，所以，其所配备的计算机控制系统也必须具有较快的反应能力、较高的精确度、较高的稳定性以及较快的速度，这样才能使冷轧技术实现更好的发展。

参考文献：

[1]徐利璞，尤磊，计江，王大号.冷轧生产线惰辊的改进及应用[J].轧钢.2012（06）.

[2]张宁，赵亮，汪中.鞍钢1450冷轧生产线酸再生机组电控系统浅析[J].中国新技术新产品.2012（12）.

[3]宋军.矢量控制技术在冷轧生产线中的应用[J].武钢技术.2013（03）.