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冷轧自动化过程控制的研究

2019-09-10张宏伟

名城绘 2019年5期
关键词:过程控制研究

张宏伟

摘要:现阶段,随着制造业对冷轧钢板的质量要求越来越高,相应的计算机控制系统建设要求越来越高。本文对冷轧过程的自动化控制、软件系统等进行了分析,并对操作维护相关注意事项进行了概述,旨在为相关制造生产提供一定了理论基础。

关键词:冷轧自动化;过程控制;研究

1 前言

冷軋过程一般在室温下进行操作,对钢材进行轧制的一个制造加工流程,原材料一般是4mm以下的热轧薄板,经过自动化加工轧制成为所需厚度的钢板,属于生产制造行业中的高端材料,目前对轧制成品的要求越来越高,因此,冷轧自动化工艺的要求越来越高,冷轧工艺成为关键问题,它是冶金制造业的重要加工技术。现阶段,冷轧生产线的精度、效率、操作稳定性等诸多要求使得相应的计算机控制技术需要进一步提升。

2 冷轧自动化部分

冷轧生产控制系统根据功能属性不同,大体分为两级控制系统,一级控制为设备控制,二级控制为过程控制,俗称过程控制自动化,二者通过系统之间的网络实现数据传输,具体介绍如下:其一、一级控制,也是基础控制阶段,通过对过程变量进行维持给定数值控制、协调整体工艺流程、实现自动化操作的控制。该阶段对设备的速度、位置等进行信息采集并控制,保证整个工艺流程的出入口可以实现自动控制,从而保证成品材料的尺寸大小、物理性能等符合要求。该系统的设计需要符合液压系统控制要求、数据通信传输功能及物料跟踪效益。其二、二级控制,该过程通过对物料的跟踪实现工艺流程正常运行,通过数学模型得出相应的控制压力,根据需要对产品质量进行控制,形成工艺流程的生产报表、质量报表等数据,完成操作流程的监控任务,该过程控制在钢卷称重后脱离生产线即完成。

2.1 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。

2.2 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。

3 二级控制机的软件

其一、位置跟踪子系统,功能体现在对钢材在工艺流程中的位置进行实时监控,响应一级机的断带信号,并对操作人员进行第一时间提醒;其二、换辊管理,更换工作辊、支撑辊时,将相关数据进行收集、录入操作;其三、计划管理,根据主管人员在二级机中录入的生产计划进行相应的操作施工;其四、停机,对相关停机操作进行监控、记录、管理;其五、报表,轧机正常工作过程中,根据需要进行质量、产量等相关报表;其六、画面,操作管理人员根据操作界面进行数据录入、材料位置跟踪、设定、断带故障处理等相关操作,实现便捷方便的操作控制。

4 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。

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。

5 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。

5.1 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。

5.2 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。

5.3 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。

6 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]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).

[2]霍岩岩,谢海云.基于冷轧自动化技术的西门子控制系统[J].科技视界机械与电子,2014(20):111-112.

[3]李建平,杨红,牛文勇,王国栋. 直拉式冷轧实验机自动控制系统[J]. 东北大学学报(自然科学版),2012,33(07):970-973.

[4]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).

(作者单位:河钢乐亭钢铁有限公司)

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