轧钢厂电气自动化控制系统应用优化

刘长满

（承德钢铁集团有限公司，河北 承德 067000）

轧机生产过程中监控系统，主要依靠一整套完整有效的电气自动化控制来实现，来提高轧机生产作业的标准化程度，提升轧机生产水平。对于轧钢电气技术人员来说，掌握轧机电气自动化控制系统的软件优化、硬件优化和设备优化措施，对提升轧钢生产的稳定性具有重要意义。同时基于电气自动化控制系统的迅猛发展，轧钢电气技术人员还要主动承担相关职责，不断引进新技术，确保电气自动化控制系统更好地服务轧钢生产。

1 电气自动化控制系统

电气自动化控制系统是指使用信息系统实现数据传输的系统，是以计算机技术为核心的系统控制。电气自动化控制系统在使用中具有三个优点；它可以实现集中监视管理；可以实现远程监视管理；实现现场监视管理。由于使用信息系统的优点，信息系统已广泛用于许多领域，例如生产、服务和交通控制。电气自动化控制系统在轧机生产过程中的应用可以大大提高轧机的生产效率和轧机生产的安全性，同时可对生产环节进行实时监控，从而减少了突发事故的可能性。

2 电气自动化控制系统的作用与应用

电气自动化技术的水平高低代表着现代科学技术的程度。随着全球化和信息时代的发展，电气自动化在国民经济中的地位越来越重要。电气自动化控制系统已广泛应用于冶金工业中。在冶金工业发展过程中，电气自动化控制系统主要用于以下领域：计算机处理系统和数据收集，机械制造中电液调节系统的控制，系统监视和控制。电气自动化控制系统在各种大型设备运行过程中承担参数监视，调节控制，报警和计算等功能，可以有效地保证相关设备处于最佳工作状态。电气自动化的发展引领着现代工业的发展。它可以最大限度地降低企业成本，确保各种生产活动的顺利进行，确保企业相关生产设备的安全运行，并消除各种操作干扰。实现系统的稳定连续运行，减少安全事故的发生。

3 轧钢生产工艺

轧钢生产根据轧制的温度不同，分为热轧和冷轧。轧机生产过程中使用的高温加热设备，以及其中所含的有毒气体、有毒化学试剂和噪声会对轧钢生产造成危险。只要采取轧钢生产安全措施，确保作业技术水平和作业过程的标准化，就能保证轧钢生产过程的安全性，轧机中热轧生产过程的能耗非常高。

图1 全自动轧钢控制过程中的功能分配示意图

4 轧机电气自动化控制系统的应用软件与硬件优化

4.1 优化系统内部结构

做好优化系统内部结构工作，可以对系统的整体发展产生积极的影响。通过对钢轧制工艺系统的准确分析，优化系统的内部软件结构，可确保钢轧制生产工艺满足轧制水平。电气自动化控制系统用于优化系统的内部结构，以确保软件结构能够满足行业的加工和生产标准，并实现热加工和切割工艺的实用性。在应用电气自动化控制系统优化系统结构时，必须实现理论与设计的有效结合。

4.2 输出电路设计的优化

在输出电路的设计过程中，有必要在电气自动控制系统中实现输出电路与各种指标和规格的综合对比，然后对输出电路进行全面优化，避免电路输出出现问题。在生产过程中，可能会降低电路的负载平衡值，进而导致功率输出效率不断降低，从而损坏电路。因此，必须在电气输出过程中合理使用二极管，以确保在电路浪涌期间防止电路干扰，并确保输出电压的稳定性。同时，有必要使用PLC技术监视电气系统的运行，提高电气操作系统中输出电路的安全性和及时性。

4.3 优化电路的输入设计

在电气自动化控制系统的设计中，需要考虑将钢轧制工艺应用于输入电路。为了保证轧钢产品的供应质量，有必要优化钢铁企业的输入线，在输入线中安装元件，并进行中性点接地，以减少生产过程中的脉冲干扰。另外，还必须加强对电路工作的检查，以减少短路次数，避免输入电路损坏。

4.4 抗干扰设计优化

在电气自动化硬件系统的优化过程中，抗干扰系统的设计是非常必要的。优化抗干扰设计水平可以减少外部环境对生产过程中生产效率和生产质量的影响。为此，我们必须首先了解电气系统的硬件，分离可能的干扰线，并使用屏蔽电缆模式控制可能引起干扰的相邻线，从而提高电气系统运行的安全性；其次，隔离设计用于隔离电气控制系统中的变压器，以避免潜在的系统干扰风险，并确保变压器设备运行的安全性；第三，优化电气系统中的电磁屏蔽系统的设计，并通过应用防静电外壳来实现防静电处理，从而减少电磁干扰问题的发生。

5 中宽带轧钢厂自动化网络控制介绍

中宽带生产线现场的网络有5种，分别为以太网、VME网、PROFIBUS-DP网、MPI网、GENIUS网。中宽带生产线现场的主干网是以太网，使用的通讯协议是TCP/IP，整体呈星形拓扑结构，最重要的交换机安装在精轧主电室内。

加热炉区域的主要网络设备是一个仪控的PLC1和电控的PLC2,还有装钢台和出钢台的监控画面的IPC。在装钢台和出钢台各有一台交换机。加热炉和其他区域之间的数据交换是通过从出钢台到粗轧主电室光纤交换机，然后从粗轧的交换机再连接到精轧的主交换机，实现数据的共享。

粗轧主电室内C2A控制柜旁边的柜子是网络设备的柜子，其中有光纤交换机，光纤交换机实现和加热炉、粗轧操作台、精轧的数据交换。粗轧操作台上的监控画面装有GEHCS通讯协议，通过该通讯协议实现和C7A之间的数据通讯。

热卷箱通过DP网络和C5A连接，C5A是热卷箱S7-400的一个从站。热卷箱和S7-300之间是MPI通讯和飞剪PLC之间是以太网通讯。热卷箱S7-400和热卷箱画面之间是MPI通讯。（飞剪的网络是2011年新增的）飞剪控制柜处有个交换机，有三个分支，一个连接飞剪PLC，一个连接热卷箱S7-400，一个连接飞剪操作台的IPC。

精轧操作台的除尘工控机和除尘PLC是通过光纤连接的，只是分为从精轧台到粗轧主电室和粗轧主电室到除尘电磁站两个部分，在粗轧主电室里面光纤熔接的。

GE 9070 PLC是精轧区域的主PLC，它主要包括C7A、C6A、C5A、C5B这几个PLC之间是通过VME网读写数据实现数据通讯的。如果VME地址是以301开始的说明这个数据是C7A写的，如果VME地址是以302开始的说明这个数据是C6A写的、如果VME地址是以303开始的说明这个数据是C5A写的、如果VME地址是以304开始的说明这个数据是CDC5B写的。

GE9070之间除了VME通讯还有GENIUS通讯，C3A是C6A的远程站，C4A是C5A的远程站，C3A、C4A、C5A、C6A、C7A之间构成GENIUS网。

C5A和C7A都连接到精轧主交换机上面，两个PLC之间还有以太网通讯。C5A和热卷箱的S7-400之间还通过DP网络连接。

CDC5B和活套的S1-S5的6RA70直流调速装置是通过DP网络连接的，CDC5B是主站，在2011年精轧传动改造的时候，立轧F0、精轧F1-F6直流调速装置和精轧的PLC1通过DP网络连接。在改造之间给定和控制指令是通过硬线连接的，改造之后全部走网络，提高的系统的稳定性，减少了电缆的数量。同时PLC1通过精轧的主交换机和精轧值班室的装有WINCC的IPC之间实现数据交换，可以实现精轧区域的状态监控。

卷取区域主要的设备主要有控制1#卷取机的PLC1、控制2#卷取机的PLC2和控制水幕的C9A.其中卷取PLC1和PLC2是西门子的S7-400 PLC，C9A是GE9070PLC。卷取操作台上有三台工控机分别和三套PLC连接。PLC1和PLC2之间是通过MPI连接，PLC1与C9A之间是DP网络连接。在C9A PLC控制柜里面有一个光纤交换机和精轧主交换机以及卷取CTC画面相连。卷取的C9A可以通过以太网实现和C7A、C5A之间的以太网通讯卷取区域另外的一个网络是DP网络，1#卷取机的PLC1通过DP网络和1#卷取机芯棒和夹送辊的6RA70装置相连接。2#卷取机的PLC2通过DP网络和2#卷取机的芯棒电机、夹送辊电机（两个，其中一个是备用）、4个助卷辊的6RA70连接构成卷取区域的PROFIBUS-DP网络。

6 结论

通常，轧钢工艺不仅应确保轧制产品的标准化，还应确保轧制产品的质量和安全性。 为此，有必要充分优化电气自动化控制系统的运行效率，充分发挥其运行监控能力，改善轧钢生产企业的生产工艺。实现轧钢企业的持续健康发展。