柴翀
(安泰科技股份有限公司工程技术事业部，北京100081)
摘要：介绍了国产MSB-6C-1450A可逆式六辊冷轧机自动化控制系统的组成、结构、功能和控制精度。
关键词：可逆式六辊冷轧机；自动控制系统；功能；控制精度
中图分类号：TG334．9；TG335．55 文献标识码：A 文章编号：1003-9996（2007)05-0050-03
Automation System of 6-h 1450mm Universal Cold Mill
CHAI Chong
(Advanced Technology &Material Co．,Ltd．，Beijing 100081，China)
Abstract：The composition，structure，function and control accuracy of automation system of domestic MSB-6C-1450A universal cold mill were introduced．
Key words：6-h universal cold mill；automation control system；function；control accuracy
MS六辊冷轧机是一种新型的板带轧机，其产品板形好、尺寸精度高，现广泛用于冷轧、热轧与平整作业。国内第1台自主设计开发的MSB一6C一1450A可逆式六辊冷轧机于2004年在天津顺利投产，各项技术指标均达到了设计要求[1]。该轧机采用液压压下、厚度自动控制、中间辊液压轴向横移、工作辊液压正弯辊、中间辊正负弯辊等技术。整机装备技术达到了国内领先水平。
MSB一6C一1450A轧机的电控系统由传动控制系统(LEVEL0)、基础自动化系统
(LEVEL1)和过程控制系统(LEVEL2)组成。其通信网络由Profibus—DP网和TCP／IP网组成，具有国际先进水平。采用意大利ANSALD0公司的AMS控制器和SIEMENS公司的ET200、S7—200产品。其自动控制系统的结构见图1。
AMS控制器为主控制器，负责轧机的所有控制，由CPU卡(5块CPU卡的功能分配见表1)、模拟量和数字量卡、高速计数卡、Profibus通信卡组成。CPU并行运行，内部有数据和地址总线，共享寄存器区。Profibus—DP现场总线有2路，一路连接传动装置，另一路连接PLC从站，以太网的外接端口连接HMl人机界面。对于要求响应时间快的传感器和控制器信号(如测厚仪偏差信号等)则通过硬线直接与AMS控制器连接。组态软件采用了Wonderware公司的Intouch8．0，编程软件为IsaGARF。
ET200作为远程I／O使用，通过Profibus—DP网与AMS控制器连接，将采集的信号送给AMS，并将AMS发出的信号作用于执行机构。S7--200主要控制润滑站，并通过Profibus—DP网与AMS控制器连接。
整个自动控制系统包括5台工控机，其中2台位于主操作室，分别用于轧机参数的显示和轧制工艺的设定，另3台位于电控室，分别负责与上位机AMS之间的通信、D．A．S数据采集系统用其他各种保护和监控装置已启动时，轧机才能启作数据采集和分析、报表统计。工控机通过以太网连接到AMS控制器上。
系统应用软件分为基础自动化通用功能软件、专用功能软件，人一机接口功能软件。
基础自动化通用软件主要实现以下功能：
(1)初始数据的输入管理。初始数据可通过操作员站的人一机接口系统由操作员输入，并与存储在计算机中的相应参数进行比较，以排除误操作或错误数据。
(2)介质站的控制。主要管理介质站(水、油、乳化液、通风等)的接口、设定、允许、联锁和自动操作。
(3)预设定控制。与设定参数有关的初始值由上位机提供，或者由操作员通过键盘和显示器直接输入基础自动化系统。
(4)顺序命令控制。根据工艺过程系统装置的参数，发出指令，并传送给执行装置，以此作为对自动给定或手动输入的响应。
(5)急停控制处理。当出现损伤人、轧材或机器等方面的故障时，由操作员手动或由系统自动进行急停控制。
(6)速度设定值的计算。系统根据操作员输入的辊径自动计算轧制速度。
(7)轧机运行管理。当各类通风、润滑设备、泵等处于正常运转状态，主轧机的速度设定为零动。
(8)轧线联锁和保护。该功能提供运行顺序控制信号和安全联锁保护，安全联锁是硬件，其安全功能不仅仅依赖于通信网，急停按钮和分闸装置与控制单元连接在一起。
(9)操作方式。操作方式为半自动方式，工艺参数由二级计算机输入或由操作工调用轧制表，道次参数在改变轧制方向后自动改变，运行之前操作工可通过画面修改当前道次的参数，运行之后操作工可通过开关对当前参数进行微调。
基础自动化专用软件主要实现以下功能：
(1)主速度控制。速度方式由操作员或过程计算机设定，加减速时间各为20s，快停时间为lOs，急停时间为5s
(2)带钢跟踪和自动减速。通过光电编码器计算带钢的长度和圈数，当开卷侧的带钢达到系统设定的第1次减速值时，电机按照系统设定的斜率自动减速至设定值后保持恒速运行；当开卷侧的带钢达到系统设定的第2次减速的设定值
时，电机按照系统设定的斜率减速并停车。
(3)卷取速度／张力控制。根据带钢卷取张力的目标值，在线计算卷径、张力给定、转矩给定、角速度、转动惯量和机械损耗。采用直接张力控制方案，使卷取机能够根据卷径变化和张力计输出值，不断自动调整转矩输出，为轧机提供轧制所需张力。卷取机实际转速乘以某一系数后，与速度设定值的偏差作为卷取机传动装置速度环的输入。当出现断带等张力无法建立的故障时，该速度偏差为0，速度环很快退出积分饱和区，限制卷取机速度的增加，以快速保护设备。
(4)液压缸的位置控制(HGC)。从油缸位置传感器获得的位置反馈信号与给定值存在误差时，通过PID调解器计算，修正伺服阀的输出，实现HGC的闭环控制。为避免损坏轴承座和轴承，系统以轧机中心线为基准进行位置同步控制。
(5)液压缸的标定。液压缸标定的目的是在控制投入之前使系统建立初始的位置值。
(6)轧机刚度测定。测定轧机刚度系数和轧机刚度迟滞系数。
(7)轧辊偏心补偿。在压下位置恒定的条件下，测量随速度变化产生的非线性的轧制力变化。
(8)自动厚度控制(AGC)。轧机入口和出口侧各设有1台测厚仪和1套测速装置，AGC系统可实现前馈AGC、后馈AGC、速度影响补偿、流量AGC、监控AGC等控制功能。其中前馈AGC、后馈AGC可单独使用，也可结合使用；速度影响补偿作为前、后馈功能的叠加；流量AGC可单独使用，也可和监控AGC结合使用。
(9)弯辊控制功能。通过压力传感器的反馈信号与设定值的比较，经PID控制器计算后控制液压比例阀的开口，从而实现工作辊的正弯辊和中间辊的正、负弯辊控制。
(10)中间辊轴向横移控制。为了更有效地保证带钢的板形质量，设置了中间辊轴向横移装置。
(11)轴定位。为实现快速换辊操作，设置了使工作辊准确停在要求位置上的轴定位功能。
(12)轧线调整。根据操作工输入的轧辊辊径，自动控制轧制线的高度，使其保持不变。
(13)卷筒钳口定位。即将卷筒钳口置于接收带头的待卷取工作位置。
人一机接口功能包括操作员界面的显示和设置、轧制规程的显示和设置、轧线模拟图的显示、自诊断和报警、实际值显示等。
国内第1台自主研发的MSB一6C一1450A可逆式六辊冷轧机，通过在天津一年多的生产运行，各项技术指标均达到了设计要求，见表2，自动化系统运行稳定，产品尺寸精度也达到了先进水平，见表3。
参考文献：
[1]韩旭中，梅富强．柴狲。等．1450mm可逆式六辊冷轧机的研制与应用[J]．轧钢，2005，22(6)；3—5．
5 结语
4 人一机接口功能
3．2专用功能
3．1通用功能
3 自动控制系统的功能描述
2 自动控制系统的组成
1前言
技术推荐
