莱钢中型型钢轧机自动控制系统

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1、莱钢中型型钢轧机自动控制系统摘要介绍了中型型钢轧机自动控制系统的组成，重点描述了先进的无张力控制功能。关键词中型型钢轧机无张力控制自动位置控制　　莱钢中型型钢厂是莱钢利用亚行贷款新建的一个具备90年代国际先进水平的现代化轧钢厂。该厂型钢生产线是全国第1条连铸→热送→热装→连轧短流程生产线，可生产以经济断面型钢——H型钢为主的多种规格的产品，主要机械设备由日本新日铁公司提供，电气和自动化设备由日本东芝公司提供。其轧线自动控制系统采用了多项先进技术，实现了高度自动化。1　系统配置1.1控制网络　　轧线自动控制系

2、统由2级计算机系统构成，即基础级(1级)和过程级(2级)。基础级主要由东芝公司提供的PLC系统——T3H构成。4套T3H(粗轧、精轧、精轧辅助1、精轧辅助2)通过东芝公司专用的TOSLINE通信模块和光缆构成轧线基础级控制网。这4套T3H、过程计算机以及加热炉区和精整区的多套T3H通过以太网通信模块和同轴电缆构成过程级控制网。系统配置见图1。图1　轧机控制系统配置图1.2操作站　　该控制系统拥有粗轧和精轧2个操作站，它们均采用日本东芝公司的工控机FA3100作为监控计算机，操作系统为WindowsNT4.0

3、，监控画面采用美国Intellution公司的FIXDMACS软件(6.15版)编制，包括工艺流程画面、数据管理画面、故障报警画面等。工艺流程画面实时显示轧线主要设备的准备及运转状态，包括粗轧机、精轧机组、各组辊道、切头锯等的运转状态；显示热金属探测器(HMD)、高温计、接近开关等检测元件的信号以及粗轧机、精轧机组电机速度给定值、实际值等重要参数。数据管理画面是为工程技术人员调整轧线重要工艺参数而设置的，如粗轧机每一道次的各种参数、精轧机组辊缝等。故障报警画面显示影响轧线连续生产的关键设备的故障，包括电源故

4、障、电机故障、T3H故障、编码器故障等。2　控制功能2.1无张力控制(FTC)　　在连轧过程中，为达到理想轧制，避免机架间堆钢或拉钢，就要实现各机架的“秒流量”相等。但在实际中，由于轧件温度、电源波动等多种因素的影响，轧制过程难以保持在理想状态。因此，在莱钢中型型钢轧机精轧机组中应用了无张力控制(FTC)，采用下游级联控制，并设有手动补偿按钮。精轧机组包括5台万能轧机(U型)和2台轧边机(E型)，依次为U1、U2、E1、U3、U4、E2、U5，控制流程(E1、E2未示出)如图2所示。图2　精轧机组控制流程图

5、FTC—无张力控制功能块；SSRH—单个机架速度给定；ASR—变频调速器　　FTC工作过程：若使用FTC，操作人员从监控画面中把相应的选择开关ON/OFF置为ON状态。当轧件由U1轧机进入U2轧机时，以U2轧机的负载继电器带载信号作为FTC1的启动信号，此时，FTC1开始对U2轧机的负载力矩采样。当采集10个数据后(取样间距100ms)，发出锁定信号，并把10个数据的平均值作为该轧机标准转矩利用Mn0及轧机在线实测轧制转矩Mn算出轧件张力转矩Mt=Mn0－Mn。利用下式算出Un轧机实时速度补偿值Δυn:　　

6、　　　　　　　　　　　　(1)式中k为常数；Mt,ref为轧件张力转矩参考值；Tu,ref为由监控画面设定的目标张力；Aset为各机架出口侧轧件横截面积；DH,set为水平轧辊直径。　　把Δυn补偿给所有下游机架。当轧件由U2轧机进入U3轧机时，以U3轧机的负载继电器带载信号作为FTC1的停止信号，速度补偿保持当前值，同时，把该信号作为FTC2的启动信号。以此类推，FTC4作用时间长短，可根据轧件长度、轧制转矩变化情况调整。为了使可靠性更高，操作人员可利用手动补偿按钮进行人工补偿。手动补偿时，FTC中断并保

7、持当时的速度补偿值输出。半年多的调试与运行证明，FTC在实现无张力轧制、提高产品质量方面发挥了重要作用。2.2自动位置控制(APC)　　APC功能在本系统中广泛使用，典型应用是控制粗轧机压下装置。粗轧机每一道次辊缝各异，因此采用APC功能，其压下装置可准确、快速地调节辊缝，以提高轧件质量、加快生产节奏。现以粗轧机压下装置为例，简述APC控制原理。设目标位置、当前位置分别为X0、X，以X0为坐标原点，则压下装置速度曲线如图3所示。图中L1、L2、L3和L4表示压下装置当前位置与目标位置间的偏差距离设定值；V0

8、、V1、V2、V3和V4表示压下装置的不同运行速率。图3　压下装置速度曲线　　Li、Vi(i=0，…，4)可在经验值的基础上根据实际情况调整，直到获得满意的位置逼近曲线。现给出我们应用的Li、Vi具体数值以供参考：L0=0.2mm(控制精度)，L1=2.5mm，L2=5mm，L3=15mm，L4=27mm；V0=3％V额定，V1=9％V额定，V2=25％V额定，V3=58％V额定，V4=100％V额定。2.3　精