0 生產(chǎn)線概述
    萊鋼中型型鋼廠是一個(gè)具備九十年代國(guó)際先進(jìn)水平的現(xiàn)代化軋鋼廠，該廠型鋼生產(chǎn)線是全國(guó)第一條連鑄→熱送→熱裝→連軋短流程生產(chǎn)線，可生產(chǎn)以經(jīng)濟(jì)斷面型鋼-Ｈ型鋼為主的多種規(guī)格的產(chǎn)品。粗軋機(jī)負(fù)責(zé)坯料的開(kāi)坯工作，矩形坯或方坯在粗軋區(qū)往復(fù)軋制7～１3道次后，經(jīng)切頭鋸切頭，進(jìn)入精軋機(jī)組。主要設(shè)備有一架兩輥式可逆軋機(jī)、壓下裝置、換輥裝置及十一組輥道等。

1控制系統(tǒng)概述
    粗軋自動(dòng)控制系統(tǒng)由兩級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成，即基礎(chǔ)級(jí)（一級(jí)）和過(guò)程級(jí)（二級(jí)）。基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)采用日本東芝公司的T3H PLC，T3H具有豐富的I/O模塊，其"編碼器信號(hào)處理模塊"與"脈沖輸入模塊"可實(shí)現(xiàn)高頻、精密位置信息處理。該系統(tǒng)通過(guò)專用的TOSLINE通訊模塊和光纜與加熱爐、精軋、精軋輔助1、精軋輔助２、公用PLC共同構(gòu)成軋線基礎(chǔ)級(jí)控制網(wǎng)。T3H、過(guò)程計(jì)算機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)通訊模塊和同軸電纜構(gòu)成過(guò)程級(jí)控制網(wǎng)。軋線網(wǎng)絡(luò)配置和粗軋T3H主機(jī)架配置如圖1所示。
   

   　　　　　　　　　　　　　 圖1 系統(tǒng)配置圖

　　PS361：電源模塊。

　　PU326：CPU模塊，作為中央處理器用來(lái)處理T3H內(nèi)部程序，消耗電流2500mA，采用直流　　　　　　24V工作電壓。

    EN311：與一級(jí)、二級(jí)操作站之間的通訊模塊，消耗電流800mA。

    SN322：與傳動(dòng)、T3H之間的通訊模塊，消耗電流700mA。

    AB33N：絕對(duì)值編碼器轉(zhuǎn)換模塊，被用來(lái)和多圈型絕對(duì)值編碼器共同把檢測(cè)到的位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成能被T3H識(shí)別的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。

    PI312：脈沖輸入模塊，2路輸入，最大計(jì)數(shù)16,777,215，最大頻率50kHz，消耗電流 800mA，采用直流24V工作電壓。

    DI334：開(kāi)關(guān)量輸入模塊，32路開(kāi)關(guān)量，消耗電流100mA，采用直流24V電壓。

    DO334：開(kāi)關(guān)量輸出模塊，32路開(kāi)關(guān)量，消耗電流210mA，采用直流24V電壓。

2操作站
    操作站采用日本東芝公司的工控機(jī)FA3100作為監(jiān)控計(jì)算機(jī), 操作系統(tǒng)為Windows NT workstation（V 4.0），監(jiān)控畫(huà)面采用美國(guó)Intellution公司的FIX DMACS軟件(6.15版)編制，包括工藝流程畫(huà)面、數(shù)據(jù)管理畫(huà)面、故障報(bào)警畫(huà)面等。

    工藝流程畫(huà)面實(shí)時(shí)顯示粗軋主要設(shè)備準(zhǔn)備及運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，包括粗軋機(jī)、各組輥道、切頭鋸等的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)；顯示HMD(熱金屬探測(cè)器)、接近開(kāi)關(guān)等檢測(cè)元件的信號(hào)以及粗軋機(jī)電機(jī)速度給定值、實(shí)際值等重要參數(shù)。數(shù)據(jù)管理畫(huà)面是為工程技術(shù)人員調(diào)整粗軋重要工藝參數(shù)而設(shè)置的，如粗軋機(jī)每一道次的各種參數(shù)。故障報(bào)警畫(huà)面顯示影響粗軋連續(xù)生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備故障報(bào)警，包括電源故障、電機(jī)故障、T3H故障、編碼器故障等。

３控制功能
（1）APC（自動(dòng)位置控制）
    APC功能在本系統(tǒng)中廣泛使用，它典型應(yīng)用于粗軋機(jī)壓下裝置，粗軋機(jī)每一道次輥縫各異，因此采用APC功能，其壓下裝置可準(zhǔn)確、快速地調(diào)節(jié)輥縫，以提高軋件質(zhì)量、加快生產(chǎn)節(jié)奏。現(xiàn)以粗軋機(jī)壓下裝置為例，簡(jiǎn)述ＡPC控制原理。設(shè)目標(biāo)位置、當(dāng)前位置分別為X0、X，以X0為坐標(biāo)原點(diǎn)，則壓下裝置速度曲線如圖2所示。

圖2　壓下裝置速度曲線

    L_i、V_i(i=0,…,4)可在經(jīng)驗(yàn)值的基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整，直到獲得滿意的位置逼近曲線。現(xiàn)給出我們應(yīng)用的 具體數(shù)值以供參考： 
    　L₀=0.2mm(控制精度），L₁=2.5mm,　L₂=5mm,　L₃=15mm,　L₄=27mm；       

      V₀=3%V_額定，V₁＝9%V_額定，V₂＝25%V_額定，V₃＝58%V_額定，V₄＝100%V_額定

（2）道次管理
    粗軋機(jī)為二輥可逆式軋機(jī)，每一道次均需一批相應(yīng)的工藝參數(shù)，如：軋制速度、擠壓與拉伸補(bǔ)償系數(shù)、工作輥直徑、輥縫、孔型、翻鋼模式、前后推床位置、鋼坯高度與寬度等。當(dāng)需要軋制某一種產(chǎn)品時(shí)，通過(guò)監(jiān)控畫(huà)面上的"數(shù)據(jù)請(qǐng)求"按鈕，可將過(guò)程計(jì)算機(jī)預(yù)先設(shè)定的該鋼種的工藝參數(shù)，以道次分組，成批存于粗軋T3H緩沖寄存器中。道次變化以粗軋機(jī)負(fù)載繼電器信號(hào)為依據(jù)，相應(yīng)設(shè)備（如：推床、翻鋼鉤、壓下裝置、粗軋電機(jī)、前后輥道等）根據(jù)本道次提供的數(shù)據(jù)動(dòng)作。

（3）自動(dòng)翻鋼
    粗軋機(jī)自動(dòng)翻鋼功能通過(guò)WS（工作側(cè)）推床、DS（傳動(dòng)側(cè)）推床以及附著于DS推床前的翻鋼鉤三者協(xié)調(diào)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)，推床與翻鋼鉤的位置由編碼器精確檢測(cè)。翻鋼前，根據(jù)鋼坯寬度、高度、位置，推床自動(dòng)確定起始位置，使兩側(cè)推床間距為Ｗ＋Ｔ＋α（Ｗ：鋼坯寬度，Ｔ：鋼坯高度，α＝５０mm）,然后執(zhí)行翻鋼動(dòng)作。翻鋼又分三種情況（①T-W≤100mm，②T-W>100mm且W≥200mm，③T-W>100mm且W<200mm。），每種情況動(dòng)作不同。與手動(dòng)翻鋼相比，自動(dòng)翻鋼一次成功率高，速度快。

（4）軋件跟蹤
    軋件跟蹤技術(shù)以HMD或負(fù)載繼電器信號(hào)作為觸發(fā)條件，以掃描時(shí)間（或脈沖發(fā)生器所發(fā)脈沖個(gè)數(shù)）和輥道反饋速度（或每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的軋件運(yùn)行距離）為依據(jù)，計(jì)算軋件位置或長(zhǎng)度。

（5）鋼坯自動(dòng)擺動(dòng)
    鋼坯進(jìn)入加熱爐出口輥道后，該輥道前方的HMD獲得信號(hào)時(shí)，鋼坯暫停，T3H判斷是否滿足前進(jìn)條件。若5秒內(nèi)，條件滿足，鋼坯自動(dòng)進(jìn)入粗軋機(jī)進(jìn)料輥道。否則，鋼坯以0.2m/s的速度，以加熱爐出口輥道前后兩個(gè)HMD信號(hào)作為往返標(biāo)志，在該輥道上來(lái)回?cái)[動(dòng)，直到操作人員確認(rèn)條件滿足后按下"擺動(dòng)復(fù)位"按扭。因熱鋼坯與冷輥道長(zhǎng)時(shí)間靜止接觸，將導(dǎo)致鋼坯實(shí)際接觸的小片區(qū)域冷卻過(guò)快，形成所謂的"黑印"現(xiàn)象，不僅影響軋件質(zhì)量，而且可能造成后面的HMD錯(cuò)誤檢測(cè)，鋼坯自動(dòng)擺動(dòng)功能很好的克服了此問(wèn)題。

3結(jié)束語(yǔ)
    從目前的生產(chǎn)運(yùn)行情況看，該控制系統(tǒng)穩(wěn)定，符合工藝要求，控制功能強(qiáng)大，人機(jī)界面友好，操作靈活方便，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)良好，全自動(dòng)運(yùn)行率超過(guò)99%，產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或超過(guò)設(shè)計(jì)要求。