冷轧酸洗机组自动化控制系统探讨

李硕亮

【摘 要】酸洗机组自动化控制系统可使用标准的四级控制：3级为生产执行控制级，2级为过程自动化控制级，1级为基础自动化级，0级为现场级。系统包括数字传动、传感器仪表等，还包括一套单独HMI系统，以便生产人员使用。基础自动化级主要的控制功能为入口段控制、带钢跟踪控制、带钢张力控制、带钢速度控制、工艺段及出口段控制，下面主要对基础自动化级的控制功能进行研究。

【关键词】冷轧酸洗机；自动化；控制系统；分析

1导言

在钢铁厂的轧钢生产中，酸洗机组是重要的技术设备，在实际运行中，拥有稳定的基本技术性能，对于顺利开展冷轧钢生产活动有着一定的制约作用。就技术实现路径来分析，通过自动化控制系统，能确保冷轧酸洗机组保持最佳的技术状态，所以，需要针对冷轧酸洗机组自动化控制系统的技术性能进行研究，以确保日常生产活动得以顺利开展的保障。在目前的酸洗机组自动化控制系统中，0级为现场级、1级为基础级、2级为过程自动化级、3级为生产执行控制级。系统主要包含了传感器仪表、数字传动等，另外也有单独的HMI系统，方便生产人员使用。

2酸洗机组

带钢酸洗主要包含了连续卧式酸洗机组、连轧酸洗机组以及半连续式酸洗机组。其中，连续式酸洗机组工艺特点在于：在展开钢卷之后，钢卷与钢卷之间就会头尾焊接起来，这样就可以连续的通过酸洗槽；推拉式酸洗机组在酸洗的时候，每一根带钢经夹送辊依次的咬入，不需要焊接，就直接推送镶嵌，直至卷取，并且让带钢间断性的通过酸及机组。

3冷轧酸洗机组自动化控制系统

3.1入口段点位技术控制

一是钢卷运输。钢卷运输的控制主要是NO.1和NO.2小车从启动运行的时点到运作达到入口活套构件空间点位过程之中开展的顺序控制行为。二是顺序控制。在顺序控制中主要包含了冷轧钢卷从预开卷点位移动到开卷机点位、带头结构自动完成导板穿带、带头结构完成剪切动作、带头结构完成等待位向焊机位置穿带、带尾结构完成剪切动作、实现带尾结构的甩尾以及焊缝冲月牙等。三是活套控制。按照入口与出口点位实际具备的速度以及加速度參数具体值，可以实现预设性参数控制值的确定与设置，因此，可以设定套量技术点位、空套技术点位以及最大的套量技术点位的供给预设性技术参数定值。由于焊接技术，入口段点位会出现停车现象，其入口活套技术构建就会直接朝着工艺段完成带钢输送技术任务，当酸洗机入口位置活套构件的套量参数小于设定位置，就需要将入口段技术点位的爬行速度开启，按照一次设备运行开关，同时保持开关，让其入口的位置正式进入提速状态。在这一技术时点，其入口段实际运行速度为冷轧钢设备生产工艺段的实际运行速度同加速度数值之间的总和。如果入口点位的活套构件刚刚能够满足设定套量位置，那么其实际的运行速度，将同冷轧钢设备的生产工艺段保持同步。如果出现了技术停车动作，那么在设备的入口点位的活套构件在符合套量设定位置的时候，酸洗机设备的入口段点位就会直接降低到爬行速度，并且，作为生产技术的作业人员，需要通过手动的方式，将其入口段结构切换至停止运行。

3.2带钢跟踪控制

一是活套控制来监视活套的位置，就算没有活套控制操作的机组速度，也可以开展活套位置的控制，活套位置控制其本身存在带钢定位功能，按照出口带钢速度、入口以及加速度计算，其实际的活套位置除以带钢股数，按照入口、出口速度以及加速度，就会提供预设定值。二是焊缝跟踪。对于焊缝一直跟踪到月牙剪位置，跟踪到圆盘。

3.3带钢张力控制

一是在入口位置上，需要做好操作张力或者额定张力控制，并且还要保证带钢张力满足要求，进而顺利做好预设定值的运送，利用HMI，就可以传递到开卷机传动系统。在进行计算的时候，要建立单独的数据表格，或者是采取HMI，利用操作人员进行张力值的设定，利用带钢横断面以及材质来满足要求，并且按照过程计算机或者是HMI来设定设定值，以满足带钢跟踪系统同设定的实际输出彼此的结合，实现对张力辊以及活套传动系统的控制。二是在实现带钢的穿出与进入的时候，通过较小的张力就可以实现对穿带张力控制的控制，大约占据额定张力的30%，通过张力值，可以确保带钢处于绷紧的状态下。但是在输入方式上可以考虑自动与手动两种。三是在临时停车张力控制方面，考虑到机组的临时停车，在系统延时得以控制之后再自动的给定。其需要的张力值等同于带钢张力值，一般为额定张力的30%。并且按照带钢张力自动投入的功能，就能确保临时停车张力被控制在稳定的传动状态之下，相比临时停车张力，实际的带钢张力值要大一些。

3.4带钢速度控制

一是在没有完成带钢焊接之前需要做好入口段的速度设定，如果没有进行相互的联动，则需要控制好两个速度：要求NO.1的纠偏辊压辊以及张力辊为速度选择；要求开卷机和处理器为一个速度选择，也就是带穿的速度，能够达到60 m/min的最大值。对于这两种速度的选择，可以按照不同的带钢速度来同时的运行。当完成带钢的焊接之后，启动机组联机，其入口段正常运行的速度基准为NO.1张力辊的速度。二是合理的设定酸洗工艺段的速度。要求NO.4纠偏辊压辊、传动转向辊以及拉矫机都需要设定一个统一的速度，在正常运行的前提下，需要按照拉矫机NO。

3.5自动化控制系统的组成

冷轧酸洗机组自动化控制系统由零级系统、过程控制系统、基础自动化系统、HMI系统和网络系统构成。其中过程控制系统包括一套单独的HMI系统。零级系统包括传动系统和仪表检测系统。HMI系统包括HMI服务器和HMI客户机。自动化系统使用4级控制，包括现场级的0级控制，基础自动化级的1级控制，过程自动化控制级的2级控制和生产执行控制级的3级控制。现在的冷轧酸洗机组大多数采用PLC控制。随着科技的进步，冷轧酸洗机组自动化控制系统的自动化和功能性越来越好。

3.6基础自动化控制系统

一是入口段技术控制：包括运输钢卷控制、酸洗入口顺序控制和入口活套控制。运输钢卷控制就是控制由钢卷运输小车到入口活套的顺序。酸洗入口的顺序包括冷轧钢卷从预开卷的点位到开卷机的点位、带头自动完成导板穿带、带头完成自动剪切、带尾自动剪切、带尾自动甩尾到焊机、带钢焊接等。入口活套控制就是根据出入口的速度和加速度给空套位和最大套位设置预估值。二是带钢张力技术控制：包括操作张力的控制、穿带张力的控制和临时停车张力的控制。其中操作张力的控制是为了使带钢保持绷紧的状态和增加运输的安全性。穿带张力的控制要保持穿带张力是额定张力的三成，可以手动或自动输入其数值。临时停车张力的控制要保持临时停车张力是额定张力的三成，和穿带张力相同，切记要在传动系统稳定的时候再投入临时停车张力。

4结论

综上所述，冷轧酸洗机组在冷轧钢材的生产过程中起到了不可替代的作用，不但可以提高产品质量和产量，还可以为企业降低生产成本，而冷轧酸洗机组的自动化控制系统更是新时代的产物和需求，系统的自动化控制是未来发展的全面趋势，是保证生产企业安全运行的前提条件。

参考文献：

[1]姚宇博.不锈钢冷轧冷退火酸洗机组对开门式活套摆臂改造优化[J].酒钢科技，2019（01）：68-72.

[2]黎浩.冷轧酸洗过程反应热的计算[J].冶金动力，2019（02）：1-4+10.

[3]陈旭.冷轧酸洗工艺自动控制原理[J].中国金属通报，2019（01）：190-191.

[4]孙光中，代琳娜.冷轧厂酸洗工艺设备的优化分析[J].冶金管理，2019（01）：47.

[5]李娜，刘船行，赵有明，刘天纬.冷轧硅钢浅槽紊流酸洗工艺改进及质量控制[J].江西冶金，2018，38（06）：23-26.

[6]周鹏，苗高蕾，惠恺，臧涛.双相钢冷轧酸洗板表面黑色条带缺陷成因分析[J].铸造技术，2018，39（12）：2869-2872.

（作者单位：河钢集团邯钢公司冷轧厂）