第6章 冷连轧处理线自动化1.doc

第6章 冷轧处理线自动化控制系统
在冷轧簿板生产线上，处理线工艺过程包括酸洗线，热处理的连续退火线，平整线，镀层生产线，包装、重卷、剪切过程。处理线工艺过程十分复杂，设备众多。而自动化控制系统所涉及的范围非常广泛，但控制方法和应用的理论并不象冷连轧机那样复杂。各个工艺段存在共同的自动化控制功能。它们是：带钢跟踪功能；速度控制；带钢张力控制；设备顺序控制；逻辑连锁控制；数据采集与处理；数据库管理；设定值计算与控制。本章的主要篇幅将立足于这些控制功能在酸洗、热处理的连续退火、平整生产线中应用情况作些简单介绍。

6．1 酸洗机组自动化控制系统
典型的冷轧联合机组中酸洗部分与冷轧机是全连续无头轧制。酸洗机组自动化控制系统可使用标准的四级控制：即3级为生产执行控制级；2级为过程自动化控制级， 1级为基础自动化级；0级为现场级，包括数字传动，传感器仪表等等；还包括一套HMI(人机接口)系统，以便于生产人员使用，酸轧机组有自己单独的HMI系统可供使用。
6．1．1 酸洗机组主要设备
典型的酸洗生产线中连续酸洗机组由入口段、酸洗工艺段、出口段三部分组成。入口段主要设备有步进梁、开卷机、矫直机、切头剪、焊机、入口活套、拉矫机等设备组成,主要用途是进行带钢开卷、切去不合格头尾、焊接、拉矫等处理。出口段主要有出口活套、圆盘剪、碎边剪等设备组成,主要进行带钢切边等处理。酸洗工艺段主要设备有酸洗段、漂洗段、带钢干燥器、排酸雾系统等设备组成,主要进行带钢酸洗、漂洗、烘干等处理。酸洗段有三个酸洗槽。用一对挤干辊及一个排放斗将酸洗槽互相分开。每一个酸洗槽对应有一个循环罐,供应酸液给酸洗槽。循环罐也作为酸液收集罐,如果一旦机组停车,酸洗槽的酸液就排放到循环罐内,并且各槽之间的酸液浓度梯度由循环罐保证。其中一个酸循环罐作为酸液供给罐,从酸再生站)向该罐加入再生酸或新酸,以控制酸液达到所要求的浓度值。废酸从另一个酸循环罐排放到酸再生站废酸贮罐。漂洗段有一个漂洗槽,分为一个预清洗段和五个工艺漂洗段。漂洗段的特点是,各自单独循环回流,自带漂洗水收集箱和卧式离心泵。冷凝水用于漂洗槽最后一段的漂洗,借助溢流以相对带钢逆流的方向流到第1漂洗段。用于漂洗带钢的冷凝水从冷凝水收集罐中取出。从漂洗槽第1段循环管路中分出一个回路用来漂洗最后酸洗槽出口双辊挤干辊中间的带钢,以保证带钢的湿润。漂洗水排放(即使在机组停车情况下)到漂洗水罐中,然后再由水泵送到酸再生站。为了避免带钢在机组停车情况下产生表面锈蚀,在漂洗槽中设有一套专用的停车漂洗系统。漂洗系统的漂洗水质,是根据离子浓度,通过电导率来控制的。酸洗后的带钢用脱盐水漂洗,以去掉残留在带钢表面的酸液,尽量使带钢表面不产生“停车斑”。带钢干燥器布置在漂洗槽的出口,由两个独立的高压、热空气风机组成,对带钢进行烘干处理。酸洗和漂洗段产生的酸雾由排酸雾系统风机抽出,经过净化塔洗涤,去掉可溶解气体,纯净的烟雾蒸汽被排入大气中,以避免在酸洗机组区域产生有毒酸雾。
6．2．1 酸洗机组基础自动化系统
基础自动化系统可全部采用PLC控制。主要控制功能分为顺序控制、带钢跟踪控制、带钢张力控制、带钢速度控制、工艺段控制。
6．2．1．1 顺序控制
（1）钢卷运输。从No.1和No.2钢卷小车开始到入口活套的逻辑顺序控制。
（2）入口段的顺序控制功能。带头自动剪切、带头自动穿带到等待位置、带头自动穿带到焊机、带尾自动剪切、自动甩尾到焊机、带钢焊接。
（3）工艺段从入口活套到出口No.2活套的逻辑顺序控制。入口活套部分、拉矫机部分、工艺段及酸洗段、出口No.1活套、圆盘剪段、出口No.2活套。
6．2．1．2 带钢跟踪控制
（1）酸洗入口段带钢定位检测点，见表6-1所示。
（2）入口活套控制功能。确定剩余带钢的处理时间（即根据活套小车的实际位置，计算完全充满和完全放空所需的时间）。监视活套位置（活套位置在正常情况下分三种位置：紧急停车位置、快速停车位置及计算机监视的运行位置）。不在“活套控制”操作方式下的机组速度，如联合点动，也需要进行活套位置监控。
控制活套位置有带钢定位控制，根据入口、出口带钢速度和加速度进行计算，实际活套位置应除以带钢股数(例如4股)。根据入口、出口速度和加速度提供预设定值。
（3）酸洗出口段焊缝跟踪。跟踪焊缝到月牙剪位置；跟踪焊缝到圆盘剪位置。
（4）酸洗机组的带钢跟踪。酸洗机组材料跟踪，如带钢厚度、宽度、钢卷号、延伸率等数据的处理；酸洗机组焊缝跟踪。
表6-1

定位检测点
检测点的设备位置
1
1#开卷机剩余带钢长度
No.1张力辊
2
2#开卷机剩余带钢长度
No.1张力辊
3
带钢甩尾到焊机间距离，大约2m处建立活套。
No.1张力辊
4
带头到穿带导板
No.1和No.2开卷机
5
带头在处理器夹送辊后
No.1和No.2处理器夹送辊
6
带头到分切剪
No.1和No.2处理器夹送辊
7
带头剪切
No.1和No.2处理器夹送辊
8
带尾剪切
废料夹送辊
9
前材带头剪切废料长度
No.1处理器夹送辊上辊
10
前材带头到等待位置
No.1处理器夹送辊上辊
11
前材带头到焊机
No.1处理器夹送辊上辊
12
前材带钢焊缝在焊机内移动到月牙剪大约2.3m
No.1处理器夹送辊上辊
13
前材带尾剪切
废料夹送辊
14
后材带头剪切废料长度
No.2处理器夹送辊上辊
15
后材带头到等待位置
No.2处理器夹送辊上辊
16
后材带头到焊机
No.2处理器夹送辊上辊
17
后材带钢(焊缝)在焊机内移动到月牙剪大约2.3m
No.2处理器夹送辊上辊
18

后材带尾剪切
废料夹送辊

6．2．1．3 带钢张力控制
酸洗机组有三种张力控制方式：额定或操作张力、穿带张力与临时停车张力。
（1）额定或操作张力。在入口段应设定足够的带钢张力以保证带钢绷紧及顺利运送带钢。其张力值仅取决于带钢横断面和材质。张力预设定值将由过程计算机或通过HMI传送给开卷机传动系统。在工艺段带钢张力必须保证带钢正常运行。拉矫机的张力和弯曲辊、矫直辊的压入深度值必须根据带钢横断面、材质及板形来设定。在过程计算机中由单独的数据表格或通过HMI由操作工来设定。其它张力值仅取决于带钢横断面和材质，其设定值将由过程计算机或通过HMI设定。设定输出将结合带钢跟踪系统去控制张力辊和活套传动系统。
（2）穿带张力。在穿带进入和穿带穿出过程中，一般以较小的张力操作，大约是额定张力的30%。使用此张力值的目的是保证带钢基本绷紧就可以了。穿带进入张力值可手动输入或自动输入。
（3）临时停车张力。临时停车张力是当机组临时停车时由控制系统延时后自动进行。其张力值与穿带进入张力值一样，大约是额定张力的30%。临时停车张力必须根据带钢张力自动功能投入，并且传动系统在稳定状态下执行，其实际带钢张力可能会大于临时停车张力设定值。
（4）酸洗入口段张力控制。带钢穿带到焊机时，必须使用穿带张力；焊接完成、机组启动时，张力必须逐渐加大到额定值张力。张力设定值既可设定单位张力，也可设定总张力。
总张力(N)＝单位张力(N/m2)×带钢宽度(m)×带钢厚度(m)
如果手动微调设定值，其调整范围只允许严格按设定点的百分比调并在±10%范围内。
6．2．1．4带钢速度控制
（1）酸洗入口段。在带钢未完成焊接之前，机组未联动起车时有三个速度被设定控制。其一是No.1纠偏辊压辊、No.1张力辊及压辊为一个速度选择；二是No.1开卷机和No.1处理器为一个速度选择(穿带速度：max 60m/min)；三是No.2开卷机和No.2处理器为一个速度选择(穿带速度：max 60m/min)。三个速度选择可以有不同的带钢速度同时运行。当带钢焊接完成，机组联机启动后，只能有同一个带钢速度运行，入口段正常运行速度是以No.1张力辊速度为基准，最大速度为700m/min。
（2）酸洗工艺段的速度设定。传动转向辊、拉矫机及No.4纠偏辊为同一个速度设定。在正常运行时工艺段速度是以拉矫机的3# 张力辊速度为基准，同时也是整个酸洗机组的速度基准。
（3）酸洗出口段的速度设定。圆盘剪的碎边剪、No.4张力辊为同一个速度基准。在正常运行时出口段速度是以No.4张力辊速度为基准。
6．2．1．5 工艺段控制
（1）拉矫机控制。拉矫机的张力是通过拉矫机前后张力辊，即No.2和No.3张力辊之间的速度差来产生的。其中No.3张力辊的3# 辊关连主传动电机的主令速度。拉矫机有三种操作方式，而实际延伸率的测量和显示与操作方式无关。
l 延伸率功能不投入方式。在这种操作方式下，延伸率传动的速度与变形程度一起进行预设定（设为0）。此刻拉矫机的力矩严格控制在正常力矩的5%。
l 张力方式。在这种操作方式下，延伸率传动的实际力矩将恒定。这意味着所得到的实际力矩作为设定力矩的锁定值。以张力传动方式实现负荷平衡控制来保持相应的规定力矩。在焊缝通过的情况下，给延伸率设定值增加一个附加值，用以消除拉矫机中带钢的张力波动。
l 延伸率功能投入方式。在这种操作方式下，延伸率传动的速度，应根据所要求的延伸率来预设定。以张力传动方式实现负荷平衡控制来保持相应的规定力矩。
（2）圆盘剪控制。碎边剪速度设定比机组速度稍大，即包含一个基本设定值加上偏移量，目的是使碎边剪有微量的牵引速度。
（3）出口No.1活套控制功能。在带钢主令速度控制程序中，具有如下功能：
l 确定剩余带钢的处理时间(即根据活套小车的实际位置，计算完全充满和完全放空所需的时间)。
l 监视活套位置，（活套位置在正常情况下分三种位置：紧急停车位置、快速停车位置及计算机监视的运行位置）。不在“活套控制”操作方式下的机组速度，如联合点动，也需要进行活套位置监控。
l 控制活套位置(带钢定位控制是根据入口、出口带钢速度和加速度进行计算，实际活套位置应除以带钢股数)。为圆盘剪段提供预设定速度和加速度值。
（4）出口No.1和No.2活套的操作。设置出口No.1和No.2活套的目的是吸收连轧机组因减速和停车而产生的带钢剩余套量。过程控制系统提供酸洗工艺段速度、连轧机入口速度、圆盘剪段最大速度以及活套内带钢张力的设定值。并且监视活套位置，根据合适的设定点，以保证活套不会达到极限位置。而且必须以这样的方式控制活套速度，以允许连轧机减速或停车，不影响工艺段的正常速度运行。通常两个活套作为一个装置来操作，即位置差等于0。过程控制系统设定酸洗机组和连轧机的速度，考虑两个活套的充满状态以及任何计划停机（换卷、换辊）等。
6．2．1．6 酸洗与连轧机之间的关键连锁信号
在酸洗和轧机机组的基础自动化系统之间，有实时的关键连锁信号相互交换以保证联机的协调运行。例如：
（1）当出口活套紧急停车或活套下极限信号为真时，连轧机组必须停车。
（2）酸洗输出到连轧机的出口活套就绪信号。其状态用来启动和运行连轧机。出口活套的紧急停车按钮和安全充满开关硬连接到连轧机紧急停车控制系统，以尽快停止连轧机。
（3）出口活套和圆盘剪段就绪信号，其状态用来启动和运行连轧机。酸洗出口段的实际操作方式是在No.1轧机前一个焊缝测量点下达的。也用来计算实际钢卷的减速点。
（4）连轧机输出到酸洗机组的穿带、停车信号。当连轧机以穿带速度运行，并且卷取张力已建立或整个连轧机已停车但酸洗机组还在运行。此时连轧机机组应当将操作方式传给酸洗机组。
6．1．3 过程自动化级主要功能
（1）速度优化。过程计算机根据连轧机组主令速度来决定酸洗机组的最佳速度，其目的是以最低能量消耗下获得最大产量为目标的速度优化计算。
（2）数据管理。过程自动化系统接受3级生产执行控制系统发送的钢卷基本数据，存入过程自动化系统的数据库中。当热轧钢卷放到酸洗机组入口步进梁的存放位置后，钢卷数据通过操作工在入口操作台手动输入，然后该数据与过程自动化系统中的钢卷数据进行比较。钢卷数据可由操作工在入口操作台终端上确认，然后被跟踪到开卷机。钢卷的数据和位置显示在酸洗机组入口和出口操作室的HMI监视器上。并且需要校核宽度、重量和直径。
（3）设定计算。在预设定方式下，轧制预计算启动，并且给一级基础自动系统提供新带钢的速度、张力设定值。利用酸洗机组入口段确认的钢卷数据，自动开始第一次预计算。对连轧机的最终设定，应通过连轧机前的带钢跟踪系统，进行进一步的预计算。如果出现带钢断带情况，操作工可以要求进行新的计算。在下述情况下，可以由操作工对酸洗机组和连轧机进行新的计算。
l 酸洗机组速度为0，钢卷位于入口段步进梁上，带头在焊机前的等待位置。
l 连轧机组速度为0，当前钢卷的最后一次预计算已经用于连轧机。
一旦钢卷已经装到开卷机上，酸洗机组的设定值就下载到基础自动化系统。操作工启动设定值校对功能，确认基础自动化控制系统中现在的操作方向正确，从过程计算机来的相关设定值被封锁。所封锁的设定值既能用于当前带钢，也能用于后同规格的几个带钢。该封锁与释放必须由操作工操作。
酸洗机组工艺数据库中具有的设定值如下：
l 处理器压入深度设定值。
l 分切剪剪刃间隙设定值。
l 拉矫机设定值，即延伸率及弯曲辊、矫直辊压入深度。
l 圆盘剪剪刃间隙、重叠量设定值。
l 碎边剪剪刃间隙设定值。
l 张力设定值。拉矫机张力与带钢延伸率、弯曲辊和矫直辊的压入深度值等有关，各单位张力值与带钢厚度及材质有关，由于带钢厚度越大，在转向辊上产生弯曲附加力也越大，会影响整个张力的设定。
l 全线速度设定值。根据全线带钢数据管理原则和全线秒流量相等原理，先由过程计算机计算确定连轧机速度，然后确定酸洗工艺段速度。酸洗工艺段速度受两个条件限制：最大加热能力和最大带钢速度。然后由带钢跟踪系统及数据管理跟踪系统，根据酸洗入口钢卷数据(带钢厚度、带钢宽度及钢卷重量)，结合入口活套、出口No.1活套、出口No.2活套的具体位置，由活套位置控制系统来计算入口段最大速度，以及圆盘剪段的最大速度。
（4）带钢跟踪。酸洗入口段换卷时，入口活套充满以满足焊机焊接时间的要求。带尾停在焊机处，新的带头穿带到焊机，然后带头、带尾在焊机内焊接，焊接完成后入口段加速到设定速度。新带钢将自动输入到带钢跟踪系统中，该跟踪系统负责保证所要求的轧机操作定时启动。带钢参数和状态被显示在主控制台的显示器上。
当焊缝到达连轧机时，带钢必须减速。酸洗出口No.1、No.2活套将被充满，以保证酸洗机组工艺段速度保持恒定。这时连轧机设定值(如果需要，可重新计算)被下载到基础自动化系统。其后，操作工才能以同样的方法，对酸洗机组基础自动化系统进行设定值改变。
在连轧机出口，焊缝被剪切，新的带头被导向进入空的卷取机卷筒。当卷筒在皮带助卷器帮助下，已经将带钢卷紧，并建立张力后，连轧机加速到所要求的轧制速度。这时前钢卷数据将从带钢跟踪系统中取消。
轧制后的钢卷将从卷取机上卸卷到出口钢卷运输系统，同时其轧制数据由过程计算机收集并整理。一些附加信息，如检查和其它特殊内容的数据，可以通过终端添加进来。
钢卷从连轧机出口步进梁上吊走后，其钢卷数据也从钢卷跟踪系统中移走。在适当的时候，所有轧制钢卷的数据将传送到全厂三级生产执行控制系统中。

6．2 连退线自动化控制系统
连退线自动化控制系统与酸洗线相同，也应用标准四级控制：3级为生产执行控制级；2级为过程自动化级；1级为基础自动化系统；0级为现场级，包括数字传动，传感器、仪表系统等等。并包括人机接口HMI系统，以便于生产人员使用。HMI人机接口系统，对连退生产线的重要信息状态作可视化的监视管理，通过画面直接获得现场信息，输入数据，和操作控制。见图6-1所示。
6．2．1 基础自动化控制功能
6．2．1．1 基础自动化系统的任务
基础自动化系统的主要任务包括对于数字传动，工艺功能和仪表仪器的数据处理等相关功能的控制；设定与反馈值处理；入口、出口的自动顺序控制；带钢跟踪；工艺设定值控制（如张力,延伸率等）；可视化过程显示与操作。
基础自动化系统可由可编程逻辑控制器 PLC组成。对于不同的功能, 每一个控制器可独立地运行。在这些自动化装置之间的通讯协议可应用高速工业以太网。每个控制器能连接到分别的仪表和传动系统。 智能远程I/O使用现场总线。基础自动化接受来自过程自动化系统的输入数据和经由 HMI 的操作员输入的数据。并在HMI系统做必要的数据显示。
6．2．1．2 跟踪功能
物料跟踪,数据处理。从带钢到入口步进梁，到出口吊走为止，对钢板进行位置跟踪，并作焊缝的跟踪。物料和焊接处跟踪包含以下功能:

图6-1 可视化的监视管理

（1）钢卷跟踪是从进入运送装置和运送结束,操作员上卷之后开始，并由自过程自动化系统输入的数据传递给基础自动化系统，并存入基础自动化系统的钢卷跟踪数据中。
（2）将生产的系列钢卷和相应钢卷数据用不同颜色显示在HMI终端上。
（3）带头和带尾的计算。从开卷到卷取最大钢卷数是14, 最小带钢长度是可调整的,缺省值是300m 。
（4）应用焊缝检测装置进行焊缝同步。
（5）当带钢穿过整条线时，设定值和工艺参数要传送到相应的控制单元。
（6）初始化带钢检测点位置, 例如平整机的机架。
（7）带钢缺陷检测跟踪。带钢缺陷数据来源于三处：过程自动化系统的带钢设定缺陷数据(代码，位置)；通过入口HMI终端手动输入的缺陷数据；通过出口侧HMI输入的缺陷数据(自动输入，或手动输入)。
（8）对于入口焊缝的特例处理。根据过程自动化系统的带钢设定缺陷数据(代码，位置)或通过HMI系统，操作工知道这些特殊信息，经过相应的剪切操作并确认后，基础自动化系统将生成自动加速和焊缝定位命令。操作员也可决定当前工作，如带头剪切，带头和带尾在焊机处的定位。
（9）在断带或数据丢失后，进行带钢和焊缝的同步，称之为跟踪修正。
6．2．1．3 主令速度控制
带钢传输过程是由数字传动系统完成的。而它的主令速度控制是连退线自动化控制系统的核心功能。主令速度斜坡发生器的作用是统一全线的速度，在速度变化过程中起到平滑无扰。主令速度控制还与全线其它设备的部分动作和速度有关。但主令速度始终为族。
6．2．1．4 全线连锁控制
全线速度连锁控制是对入口段,工艺段，出口段每个设备与速度有关的控制。它以主令速度为指导，协调全部设备相对带钢的工艺过程和必要的动作。例如设定，定位，控制，剪切过程等。它对带钢必需的与主令速度有关的动作有:
（1） 决定主令斜坡发生器为作业线速度和加速度的参数。
（2） 带钢定位控制。
（3） 带钢张力控制。
（4） 卷取机自动减速。
（5） 停机和张力操作的应用。
（6） 活套自动控制。
（7） 对传动的速度设定值提供。
带钢定位是闭环控制系统。用来定位特别点,举例说焊缝处就是设备特定的位置。在S辊和夹送辊上的脉冲发生器用作钢板定位点的传感器。带头定位 ( 例如下切剪、焊机等)；
带尾定位 ( 例如焊机、张力辊等)。
自动减速产生在：当板尾将到达入口处时自动减速，确保自动减到甩尾速度：当钢板剪切位置到达出口飞剪时，自动减速到抛尾速度或速度为0；根据目标和当前速度的要求，当减速点到达时设定减速度值。减速度通过一个斜坡函数执行。
停机和张力操作的应用。根据生产线的状态和操作工的干预，进行张力的设定和复位；开始运行时，张力沿斜坡升到操作值。停机时，张力保持3分钟时间再降为0。
6．2．1．5 张力控制
由两个不同的控制策略在生产线上各数字传动控制器中实现张力闭环控制。一是无张力计的间接张力控制；二是通过张力计的直接张力控制。对于交流电机传动系统，一般采用直接张力控制。
6．2．1．6 开卷传动控制功能
（1） 单个传动转速计算。
（2） 根据实际卷径变化的速度自适应。
（3） 实际的直径计算。
（4） 转动惯量计算。
（5） 来自单个力矩部分(张力,加速度,摩擦力)的力矩设定值计算。
（6） 直接张力闭环控制。
（7） 厚度和剩余长度的计算。
（8） 由剩余长度来计算开卷锥头涨缩百分比。
（9） 根据实际转速或频比来进行反馈速度的计算。
（10）其它控制内容还有惯性补偿；摩擦力和损失补偿；启动控制；抱闸控制；点动；齿轮频率变化；直径计算的控制；断带监视；辅助；急停；显示和诊断的模拟输出。
6．2．1．7 炉内辊力矩控制
对于连退线的炉内带钢张力控制的理论和控制环节有如下要求:
（1） 钢带温度提升过程中，要求张力平滑下降。
（2） 炉辊之间的功率分配，必须进行自适应分配。
（3） 为了达到带钢表面的高质量，必须具有辊子滑动保护。
（4） 具有断带保护功能。
（5） 带钢温度下降过程中，要求张力平滑提升。
6．2．1．8 活套控制
活套小车定位控制和充活套策略
（1）手动方式投入后,以带钢最大速度充满或清空活套。
（2）以工艺速度加上速度附加值来充满或清空活套。
（3）将剩余的带钢长度以附加速度充满或清空活套。
（4）张力控制。在出入口速度变化下,以直接张力控制保持活套恒定张力。
（5）活套控制功能包括活套入出口速度和附加速度的计算；绞盘加速度计算；实际活套车位置的测定；活套内带钢长度计算；辅助辊转速设定。
（6）传动模式和工艺过程控制：直接张力控制；摩擦力补偿；活套钢绳重量补偿；启动控制；抱闸控制；点动；活套车绝对位置重置；钢板断带检测和监视；辅助功能；急停和快停；活套极限控制等。
6．2．1．9 光整机控制
设置光整机的目的是为了提高带钢表面光洁度，提高板形质量，改变带钢的屈服点。控制方法包括液压辊缝HGC控制,弯辊控制,延伸率测量计算和控制。光整机与平整生产线中的平整机工作方式相似。图6-2所示的是光整机控制系统示意图。
延伸率测量计算：

式中 ε——延伸率；
LE ——入口长度 m；
LO——出口长度 m；
VE——入口速度 m/s；
VO——出口速度 m/s。
延伸率控制有改变退火钢板的屈服点；以预设定的粗糙度优化带钢表面；轧制力、张力和弯辊控制，是提高带钢板形质量主要手段。对于粗糙度优化主要依据延伸率控制。而延伸率控制两个方面：
（1）通过液压辊缝HGC控制手段，实现轧制力控制而达到延伸率控制目的。
（2）通过轧制力和张力方法进行延伸率控制。
图6-2光整机控制系统

6．2．2 过程自动化系统功能
6．2．2．1 设定值计算
（1）延伸率计算。
（2）速度设定计算。
（3）在线张力设定计算。
（4）焊机设定计算。
（5）图油机设定计算。
（6）剪子设定计算。
（7）打包机设定计算。
6．2．2．2 物料控制
（1）管理功能控制。来自生产执行控制系统的生产顺序、钢卷基本数据、无效钢卷处理、钢卷ID号的管理。
（2）物料数据处理(分卷,拒绝)。
（3）成品钢卷数据(重量,质量数据,缺陷)。
（3）物料质量管理。
6．2．2．3 数据管理
（1）工艺数据编辑。
（2）测量值记录。
（3）辊数据处理。
（4）小停时间。
（5）自动和手动的报告与记录。

6．3 平整机自动化控制系统
6．3．1 平整机工艺概述
平整机是炉后的第一道工序，改善带钢表面质量和金属性能的最后工序，决定着钢板的最终质量。平整机的设备与仪表布置类似于一台单机架可逆轧机，它的控制方法与手段基本与单机架可逆轧机相同，仅在压下控制过程中属于小压下量的延伸率控制，即一般采用恒压力控制方式。
6．3．1．1 平整的作用：
（1）提高板型平直度。
（2）提高带钢厚度精度。
（3）提高带钢表面质量。
（4）提高和改善带钢的机械性能。
（5）生产麻面和抛光带钢。
（6）消除低碳钢的屈服平台。
6．3．1．2 平整特点
平整压下小，厚度变化小，以延伸率控制为主。老式平整采用干平整，现在以湿平整为主，很少采用干平整法，它能够获得较大的延伸率。
6．3．2 平整机自动化系统控制功能
6．3．2．1 平整机控制功能概述
在冷轧生产线上，平整机自动化控制系统也可应用标准的四级控制。各级控制功能分配与酸洗线完全一样。其主要功能是由基础自动化系统完成的，而过程自动化系统的主要功能是数据库管理，设定值计算，在基础自动化级与生产执行控制级之间的桥梁作用。平整机自动化控制系统可全部采用PLC和多CPU控制器来实现各控制功能主要完成主速度控制；卷取张力控制；延伸率控制；自动顺序控制；电气逻辑连锁等。具体包含如下功能：
（1）工作辊弯辊控制。
（2）卷取张力控制。
（3）机架辊缝控制。
（4）液压AGC控制。
（5）机架延伸率自动控制。
（6）钢板主速度控制系统。
（7）主令控制系统。
（8）机架顺序控制。
（9）入口顺序控制。
（10）出口顺序控制。
（11）出口部分特殊功能控制。
（12）液压系统控制。
（13）乳液控制系统。
（14）数据管理、带钢跟踪、楔型跟踪与控制。
（15）急停部分。
6．3．2．2 主令控制系统
主令控制是一级基础自动化系统的重要控制项目，它包括系统的联动运行，，传动的设定控制信号，基于不同情况下的操作模式的逻辑控制（穿带，甩尾，启车，运行等），并有确保安全运行的监视功能。主要功能有：生产线操作准备；穿带准备，加速准备，抛尾准备，剪切准备；设备联动；穿带速度设定与控制；斜坡上升加速钢板速度设定与控制；保持（当前值下的恒定速度）设定与控制；抛尾速度设定与控制；剪切速度设定与控制；机架运行状态信号处理。与主速度控制相关的信号有：运行操作OK；电气和机械设备的准备信号；电气和机械设备操作准备的监视信号；正常停、快停、急停；特殊操作的联动；液压辊缝系统的标定；机架接手的主轴定位位置；传动运行与停止；传动的联动控制；传动的点动。

6．3．2．3 张力控制系统
根据平整机状态或操作干预来建立或重建带钢张力。当开始运转时，张力必须斜坡上升到设定值。入口、出口张力由卷取电机的力矩控制完成。低速时，张力恒定依据卷取电机的力矩控制方式。当速度升高时，张力控制从力矩控制转换到轧制力或位置控制。当速度下降低于穿带速度，张力控制从轧制力或位置控制转回到力矩控制。在停止状态，张力值短期间保持，然后下降到停止状态下的静态张力。如果速度为零并且抱闸已动作，则张力下降为零。张力可以通过主控台手动操作（启动，停止，上升，下降）。在断带时，以最大降降速度停机，并且机架的辊缝打到”快开”位置，卷取机通过内部的慢斜坡停下。通过快停斜坡切断张力。在重新运行前，必须点动抽出钢板并同步带钢跟踪。
6．3．2．4 特殊设备操作
（1）液压辊缝控制系统(HGC)的标定。零点的顺序标定，位置传感器的标定和S辊计数器都是HGC的一部分。无钢板标定时，主传动必须必须以特定速度运转，以免工作辊压扁。住传动在换辊前，必须定位在特定位置。
（2）主传动惯量。根据轧辊的直径，计算主传动惯量，确定惯量力矩。
（3）主传动摩擦力。主传动摩擦力决定着摩擦力曲线。在延伸率控制中将用到。
6．3．2．5 数据管理、带钢跟踪、楔型控制
（1）数据管理的任务是从二级过程自动化系统和HMI接受道次数据，按时间数据不同分配给相应的子控制单元系统，物料跟踪系统接受这些数据并且从生产过程中也获得数据，搜集的实际数据处理后，发送给二机过程自动化系统和HMI显示。数据管理处理器最主要的功能是接受道次数据包括钢板的基本数据（厚度，长度，钢质等），实际的钢卷和下一个钢卷，现场设备数据，二级过程自动化系统计算的设定值数据（张力，延伸率等），和一些设备的使能命令、停止启动，跟踪同步命令。从HMI获得轧辊数据（直径，凸度等）。
（2）带钢跟踪任务是从开卷到卷取的带钢跟踪，并提供给子控制单元相应信息，与HMI信息系统比较是否一样，在跟踪确认之后提供给控制系统使用。并且通过控制系统网络传送到外部系统。带钢跟踪采取方法是通过钢板检测器分段获取带钢位置信息，再根据速度计算其它段的钢板位置，将分段信息送给HMI显示和其他相应控制系统，在HMI上有钢板头，钢板尾，机架，和复位等带钢跟踪操作，以提供操作者手动进行跟踪修正。
（3）楔型跟踪与控制是在每一个钢卷开始运行前，对所有设定值进行接受后的验算，并对于速度、张力、辊缝进行在线调整。
6．3．2．6 机架液压辊缝控制
液压辊缝控制系统包括三个功能：调整控制；调整监视；帮助功能。
（1）调整控制有：位置控制；轧制力控制；倾斜控制；轧制力差控制；两个单独的位置控制；两个单独的轧制力控制。
（2）液压调整监视功能有：轧制力极限；轧制力差；倾斜；最小轧制力；位置传感器失效；压力传感器失效；伺服阀寿命。
（3）帮助功能有：斜坡函数设定；辊重量、接手重量、弯辊力修正；实际值处理；标定过程的支持；辊缝系数的调整；诊断值拟合。
6．3．2．7 弯辊控制
弯辊控制是板形控制系统的重要手段。板形由倾斜、弯辊、串辊、冷却组合控制方法实现。而弯辊控制对于消除二次方差部分的板形效果最佳。弯辊包括正弯和负弯。
6．3．2．9 自动延伸率控制
自动延伸率控制（AEC--Automatic Elongation Control)有速度、张力控制方法和压下轧制力方法，还有二者联合方法。当用轧制力方法进行延伸率控制时，使用恒压力控制方式，入口、出口张力恒定控制；当用速度方法进行延伸率控制时，使用机组速度变化来完成延伸率控制；当用张力方法进行延伸率控制时，改变入口张力设定值来完成延伸率控制；联合方法就是控制方式的组合。

6．4 热镀锌生产线自动化控制系统
热镀锌板是以冷轧薄板为原料，在钢板表面包上镀锌层，达到增加耐腐蚀性、延长钢材使用寿命的目的。它的基本原理是钢板通过超过400℃锌液，锌液同氧气发生化学作用，生成致密的氧化锌薄膜，附着在钢板上，防止腐蚀介质接触铁表面，起到防腐蚀的作用。热镀锌钢板主要用于建筑业、动力车辆业、家具装饰业和包装业等领域，镀锌板还可以作为彩涂线的原料进一步深加工。
6．4．1生产线设备布置描述
6．4．1．1 入口段生产线设备布置描述
入口线生产线有两条，每条线包括生产线设备有：
l 2 个入口卷座 (108 和 138)。
l 2个开卷机（110和111）
l 2 个入口钢卷小车 (112 和 142) 及测宽和测直径设备 (114 和 144)。
l 2 个位置对中设备 (124 和 154)。
l 2 个入口夹送辊 (122 and 152)。
l 2 个矫直辊 (126 and 156)。
l 2个测厚仪 (128 and 158)。
l 1 个剪前夹送辊（仅一号线） (132)。
l 2 个入口下切剪 (134 and 164)
l 2 个剪后夹送辊 (137 and 168)。
l 公共夹送辊 (174)。
l 焊机 (176), 挖边机并带有焊缝检测 (178) 和废料排除 (180)。
l 1#S辊 (182) 及张力计 (186)。
6．4．1．2 中间段生产线设备布置描述
l 入口活套 (190) 3个纠偏单元 (188, 192 和 193), 张力计 (195)。
l 2#S辊, 焊缝检测 (196) 和张力计 (198)。
l 连退炉的预热段 (200), 辐射管保温和慢冷段 (202), 喷冷段 (204), 出口段 (206) 。
l 热的3#S辊 (208)。
l 充锌锭设备 (210)。
l 气刀 (220,)。

233
182
193
188
192
190
195
198
196
206
204
202
200
208
230
228
210
232
220
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342
340
341
342
410
108
112
114
122
144
142
138
152
111
110
124
154
128
126
156
174
132
158
134
164
176
178
180
137
168
图6-3 热镀锌生产线设备布置示意图
234
236
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320
326
326
304
314
322
324
186

212

302

l 镀锌后第一冷却 (228), 上辊 (230)。
l 第二冷却 (232), 塔式提升机 (233)。
l 水淬槽 (234) 挤干辊 (236), 水淬槽后带焊缝检测的纠偏装置 (238)。
l 镀层测厚仪 (240)。
l 光整机前4#S辊 (244)。
l 光整机 (246)。
l 光整机后5#S辊 (248)。
l 拉伸矫直机和张力计 (250)。
l 拉矫机后6#S辊 (252)。
l 钝化 (260) 热空气烘干机(262)。
6．4．1．3 出口段生产线设备布置描述
l 7#S辊 (301)。
l 出口活套 (302) 纠偏单元(304) 张力计(306)。
l 带焊缝检测的出口8#S辊 (310)。
l 检查台 (314)。
l 出口测厚仪 (315)。
l 静电涂油机 (316)。
l 出口剪前夹送辊 (318)。
l 出口分离剪 320) 废料及采样处理 (322)。
l 出口夹送辊 (326)。
l 卷取机对中设备 (324)。
l 卷取机 (330)。
l 出口钢卷小车 (338)。
l 电子称 (340)。
l 钢卷打捆机和标签打印机 (341)。
l 2个出口卷座 (342)。
l 出口液压站 (410)。
6．4．2热镀锌生产线控制系统配置
典型的热镀锌生产线计算机控制系统配置也是四级系统，与酸洗生产线类似。图6-4给出了系统配置结构。图中标出的数字符号表示信息内容。
6．4．2．1 热镀锌生产线自动化控制系统的信息交换
图6-4中数字符号表示信息内容如下：
01: 下达钢卷生产计划和钢卷表；接受上行的报告。
02: 过程自动化级HMI Client / server 连接。
03: 基础自动化级 HMI Client / server 连接。
04: 工艺段在线参数输出；在线事件,过程数据, 质量数据测量值上行。
05: 下达钢卷数据和预设定值；跟踪信息, 质量数据上行。
06: 基础自动化级HMI 变量传输。
07: 通过网关连接第3厂家控制设备和自动化系统，发送设定值生产线的工作信息；接受质量数据。
08: 与第3厂家控制设备和自动化系统的信息交换或硬线连接的信号. 它们包括生产线过程和工作状态信息。
09: 生产线线控制模式与液压站控制系统的联系
10: 生产线之间的过程信息，质量数据，钢卷表中预设定, 焊接等信息交换。
11: 与第3厂家控制设备和自动化系统的焊接信息联系。
12: 传送运行命令；采集电气条件, 运行状态信息。
13: 下达运行命令和设定值；采集逆变器信息和反馈测量值。
14: ×气动、电动阀的电气供电电路。
15: 电机的电气供电电路。
16: 带钢检查功能按钮。
17: 手动控制功能按钮。
18: 各传感器输入。
19: 焊缝跟踪的传感器输入。

3级 生产执行控制级
2级 HMI
2级 过程控制级 服务器 网关
1级 化学
处理系统
1级 全