轧钢电气自动化控制系统改造技术及其应用

孙慧林

（北京首钢股份有限公司，河北 迁安 064404）

在轧钢实际制造过程中，主要是利用一定的工法对钢锭与钢坯进行加工，对其形状进行固定。因而在实际加工中，要求产品形状、规格尺寸以及生产质量等每个方面都必须做到准确无误。电气自动化控制系统对于轧钢生产具有举足轻重的作用，唯有确保此系统的稳定性以及精准度满足相应要求，才能促使轧钢生产制造处于可控范围内，以此来保障产品质量与实际生产效率。

1 轧钢电气自动化技术概述

近年来，无论是国内市场还是国外市场对于钢材的需求量都在逐步增加，传统钢材的生产制造技术无法满足当今社会对钢铁实际需求。并且伴随轧钢电气自动化技术的引进，轧钢生产效率得到了显著提升，自动化控制技术也不断得到完善与优化。并且轧钢机具有生产效率比高、易于控制等优点，在很大程度上为钢铁行业提供了更多的经济效益。现阶段，国内对于轧钢电气自动化技术的研究与创新分为三个方向，首先，是持续使用流程短、投入少、耗能少、效益高、环保效果好的新型技术和工艺；其次，是对形状规格尺寸的精确度进行提高，同时对外观进行改进创新，提升内部质量等相应技术受到人们的格外重视；最后生产设备组件趋于规模化、现代化与连续化。由于企业对信息化建设越来越重视，轧钢技术也得到了高速发展，这就要求相关企业结合自身发展需要，积极学习国内外先进技术经验，加强对轧钢自动化技术的研究，并对轧钢生产工艺进行严格控制，对冶金装备加强日常维护和保养工作，从而达到产品质量提高与精细化管理等要求[1]。

2 改造轧钢电气自动化控制系统的关键点

2.1 精准把控轧钢生产中的数学模式

在轧钢实际制作生产当中，会遇到许许多多有数学相关联的问题，比如说转运钢坯的时候会产生相应张力还有一定的摩擦力等。但是从控制系统的立场上去观察，有些与数学计算相关的问题还没有得到彻底解决。追究其根源在于轧钢在实际制造生产过程中涉及到的实践数据相对较多，为此应该对其进行不间断的调整与改正，以便得到精确化与理想化程度更高的控制模型。

2.2 对计算机系统中的有关配置实行全面提升

计算机系统一直被认为是轧钢控制系统的重要组成部分，为了促使该系统能够在轧钢实际生产制造中发挥出更加理想的控制效果，需要全面提高计算机系统的配置，以此种方式方法，期望可以为控制系统实现提供更加牢靠的应用技术基础。

2.3 优化控制系统

在对轧钢企业生产制造中的电气自动化控制系统进行实际利用的时候，如果想让系统的控制效果有所提高，就必须要对电气设备的控制系统展开必要的改进与完善。在实现这一进程中，还应该将所有会对其产生不良影响的要素进行综合全面分析研究。主要可以从以下几个大的方面进行入手：主观因素方面、客观影响要素方面、可量化要素方面以及不可量化要素方面。然后在此基础上对控制系统不断进行改进与完善，促使其与轧钢生产制作的实际需要相符合。

3 轧钢电气自动化控制系统在改造过程中用到的相应技术分析

3.1 对软件部分进行优化

3.1.1 结构优化

软件在自动化控制系统中发挥着十分重要的作用，对轧钢工艺具有直接控制作用，对轧钢设施设备具有指挥作用，对软件结构进行优化有利于帮助系统满足轧钢工艺需求[2]。然而对系统软件结构实行改进操作的时候，还应该考虑到模块化设计思路，帮助模块完成对相应操作功能的有效控制，同时拥有热加工功和切削加工，达到软件结构的目的。进行调整时，应该坚持从实际状况出发，将轧钢自动化系统的软件结构划分为多项执行单元，并以生产控制为基准，对系统内部软件模块的相应控制程序实现更好的优化。

3.1.2 程序优化

程序在软件运行中扮演主导角色，对于自动化控制系统起着决定作用，为此，优化程序和自动化软件的运行情况、运行水平紧密相关。对程序进行设计和优化的过程中，应该保证指令合理性与可行性不受影响，与此同时对软件设计方式进行重点研究，加强程序对轧钢电气自动化控制系统产生的科学性与合理性[3]。除此之外，对软件程序进行优化的过程当中，还需要使用PLC。

3.2 对硬件部分进行优化

3.2.1 对输入电路进行优化设计

在对轧钢电气自动化控制系统展开优化设计的时候，应该对轧钢工艺中输入电路的相关标准进行仔细研究，然后以此为准则再对输入电路执行优化操作。在钢材生产制造过程中，需要消耗大量电能，这时为了保障供电的稳定性，还需要在轧钢自动化控制系统的输入电路中加装净化元件，确保其中性点接地状态良好，达到减弱电脉冲对系统电路运行产生的干扰的程度[4]。

3.2.2 对输出电路进行优化设计

以钢材制造生产的视角上看，有必要从设计方面对轧钢输出电路实行优化，参照电气自动化控制系统使用标准指标，对输出电路进行优化。当轧钢输出电路发生异常情况时，会给线路负荷的均衡性造成一定影响，从而降低电能输出效率，严重时还会产生浪涌并对现状产生不良影响。为此，应该在该系统的输出电路中，依靠吸收电路浪涌的模式，及时解除干扰。

3.2.3 防干扰措施优化

防干扰设计是系统硬件优化的重要组成部分，应该对自动化控制系统的周边环境所产生的干扰进行充分考虑，避免系统因受到外界因素干扰而无法实现正常运行。系统防干扰模式主要有三种：①对同频线路进行分开排列，对所有可能会造成干扰的线路进行分离安放，同时还应该在线路外部配备相适应的、高效的屏蔽材料；②将控制系统所用的变压器进行单独放置，并让每个变压器都处于独立状态；③对电磁屏等硬件设施进行进一步优化，使用质量比较好的外壳进行接地，同时采取有效的防静电措施[5]。

4 轧钢电气自动化控制系统改造的注意事项

4.1 优化控制系统

对机电设施、控制系统以及工艺流程之间的相互作用进行细致思考，也是实现最优化控制的基础，也只有在最优控制的基础上，才能实现稳定、高效生产。由于最优化控制的实现难度相对较大，根源在于实行过程中，不仅需要对主客观影响因素进行考虑，而且还应该对量化与不能量化等因素的重要影响进行综合分析，并在落实过程中，对其进行优化和完善，从而将高效生产变成现实。

4.2 对轧制数学模式进行确定

数学计算问题，实际上指的是摩擦力分布、张力计算以及计算精度等有关问题，现阶段还没有得到完全解决。归根结底是使用生产过程中的时间数据信息，并且不断进行修正，以此来得到最理想的轧钢控制模型。除此之外，对轧制进行调整时主要是根据自行张力来进行的，但是由于刚建成的工厂没有相应的实践经验，轧钢设定的数值和实际参数之间存在很大偏差。尽管全新的规格和新一类的轧制通常处于尝试环节，无法避免发生误差，但是趋于完整的理论模型，可以保证参数误差不断减小，进而减少试轧的次数。

4.3 对计算机控制系统的有关配置进行提高

对计算机控制系统中的相应配置进行改进，能够保证计算机的每项功能都能得到有效提高，这里所指的功能有安全性、稳定性以及有效性等。在该控制系统当中，计算机的控制系统是基础组成部分，若想保证轧钢得以稳定发展，其系统也应该顺应时代发展趋势，与计算机控制系统的前进步伐相一致，与计算机控制系统的发展紧密结合，继而为分级集成控制系统实现顺利有序工作奠定基础。

5 轧钢电气自动化控制系统改造技术的应用分析

5.1 达到控制有关要求

生产轧钢的时候，轧机组应用的全部是直流电控制设施，在使用的时候，可以借助可逆法控制正反，并促使其一直处于低速运行中。同时，在对控制系统执行控制操作时，还可以借助全数字直流调速系统对轧钢的整个生产执行双闭环速度调节。如果将CBP通信板应用到调速系统中，那么最好再另外辅助其它装置进行使用，并借助通信网实时传送故障信息与相应指令。进一步对与检测仪表息息相关的控制系统执行优化改造，准确测量，继而使得轧钢生产质量得到切实保证。

5.2 符合自动化控制标准

首先，对实行控制的通信网络不断进行优化与革新，把所有控制装置全部打造成网络控制模式，同时优化单机调节，再增添一项手动调节装置，通过链条完成手动控制操作，以免因为网络问题而发生控制故障。其次，依照实际运行情况按时对轧制表进行调整、更新，降低因大量数据堆积而对数学运算产生影响。最终，还可以借助正反爬行的方式对轧钢机械实现控制。为了及时发现系统运行问题，应在控制系统中设计相应的故障报警模块，并促使其能够得到及时修正，从而保证系统实现安稳运行。

5.3 满足控制系统自动化改造要求

首先，做好轧线两级改造工作。促使控制系统所需的传动网络、监控网络及I/O网络具备信息输送与交换能力，此后利用三级网络串联所有通信网络，达到数据资源实时共享的目的，并且建立一体化程度比较高的计算机系统[6]。

其次，仿真改人际交互界面。通过对人机交互系统进行有效利用，安排专门的管理人员、控制人员对相关设备进行全方位监控。为了实现这一目的，在改造时，应当对人机交互界面改造工作进行重点关注。要想实现这一过程，还需要从以下两个方面对人机交互系统实施划分，一方面是人机交互端口与PLC，另一方面为I/O站的远程连接。当系统工作过程中，必须要对PLC有关参数进行科学设置。

设定完PLC参数后，可以借助通信网络的快速传输功能迅速进入调速系统中去，然后再借助人机接口将调速系统、电气系统中的各项参数输送至CRT。

对PLC速度联级口进行有效控制，以达到CPU计算功能提升的目的，从而使得自动化控制系统的全部电气设备及其相应的线路都能满足实时控制要求。

合理控制微张力，在执行控制操作的进程中，应当在转矩记忆的前提下对其发送控制指令，同时还能对系统中的直流传动装置实行输出量收集操作。基于轧钢机械设备是为弱磁调速，由此可见电枢电流跟转矩之间不存在联系，简言之电流记忆法在此过程中无法实施控制功能。

6 结语

总之，轧钢企业在实际生产过程中，应该对电气自动化控制系统进行合理应用，因为它能对传统工艺生产方式进行有效转变，能对工业设备实现自动化控制，还能让工艺流程与技术的作用和优势能在实际生产过程中得到充分发挥，以此来满足轧钢生产质量和效率提升的需要。但是最近几年轧钢行业不断向前发展，电气自动化技术也应该与时俱进。利用此种方式，才能对传统自动化控制系统运用中存在的相应问题进行妥善处理，让系统的控制效果更明显。这样做有利于提高轧钢生产效果，并且能够帮助轧钢企业收获更多的经济效益。