冷连轧机计算机控制系统

冷连轧机计算机控制系统

徐光 陈和铁 杨节

摘 要 介绍了作者研制开发的冷连轧机计算机控制系统及其在实际生产中的应用情况。给出了控制系统的硬件构成，软件设计思想和实际应用结果。现场实际应用证明，该冷连轧机计算机控制系统的设计是正确的、先进的，实际应用是成功的。

关键词 冷连轧机 计算机控制 硬件 软件 应用

Computer control system of cold tandem mill

Xu Guang Chen Hetie Yang Jie

(Metallurgy Institute,Wuhan Yejin University of Science and

Technology Wuhan 430081) Abstract Computer control system of a cold tandem mill is introduced. The hardware constitution, design thought of software and actual application results are given. The following

conclusions can be obtained from the actual application results: the design of the computer control system of the cold tandem mill is correct and advanced, and the actual application is successful. Key words cold tandem mill; computer control; hardware; solfware; application

随着计算机及接口技术的发展，应用计算机控制生产工艺过程的工业生产领域愈来愈多。轧钢生产系统中应用计算机来控制生产过程的实例也不断增加。轧制过程自动控制中，应用最为成熟、最为广泛的计算机控制过程为热、冷轧板带钢生产过程的控制。我国从国外引进的大型冷连轧机自动化程度高，全部采用了计算机控制。然而我国自行设计制造的中小型冷连轧机自动化程度普遍较低，一般都没有采用计算机控制。为了提高上海第十钢铁厂冷连轧机组的自动化水平，提高产品精度和成材率，作者参与研制开发了该机组的计算机控制系统。本文主要介绍该计算机控制系统的硬件构成、软件设计思想及实际应用情况。

1 冷连轧机组工艺设备简介

国内自行设计制造的Φ160mm／380mm×350mm三机架冷连轧机主要生产抗拉强度σb≤900MPa的普碳钢、优质钢和低合金钢。产品规格为(0.6～1.5mm)×(120～250mm)，钢卷内径为Φ410mm，最大外径为

Φ1100mm，最大卷重为1000kg。坯料规格为(2～3mm)×(1000～1550mm)热轧带钢。原料经纵剪机组分剪成宽度较小的钢卷，以适应该冷连轧机组的原料要求。图1为机组组成示意图。表1为机组设备参数，表2为机组工艺参数。

图1 机组组成示意图

1，2，3—轧机；4—开卷机；5—卷取机；6—测厚仪；7—张力辊；8—

测压仪；9—辊缝仪

表1 机组设备参数

主电机 工作辊 支持辊 辊身 机架 直径／mm 直径／mm 长度／mm 功率／kW 转速／r.min－1 1 160～170 380～400 2 160～170 380～400 3 160～170 380～400 350 350 350 320 400 320 400／1000 400／1000 400／1000 表2 350mm冷连轧机组工艺参数 项 目 刚度／ 104Nmm-1 第1机架 第2机架 第3机架 104.92 80.21 80.00 前张力／ h1=0.6～0.9mm 2～4 104N h2=1.0～1.5mm 2～4 后张力／ h1=0.6～0.9mm 104N h2=1.0～1.5mm H 带厚／mm h 出口速度／ ms-1 0 0 2.50 1.65 1.6 1.5～4 0.6～2 1.5～4 0.8～2 2～4 2～4 1.65 1.15 2.3 1.5～4 1.5～4 1.15 0.90 3.0 注：h1和h2是两种典型产品；H表示入口带厚；h表示出口带厚。

2 控制系统硬件构成

该冷连轧机计算机控制系统由一台主计算机(上位机)、一台CJ-801单板机(下位机)等组成。该系统中还包括模拟量输入、输出接口板，数字量输入、输出接口板等。该计算机系统的硬件构成见图2。

图2 350mm冷连轧机组计算机控制系统构成

CJ-801单板机用于1#和3#机架压下动作控制，该单板机以中断方式工作，工作周期为200ms，上位机每200ms向单板机发一中断请求信号，同时向单板机送出辊缝调节量。单板机接收到辊缝调节量后，转换成相应的压下电机工作时间输出给执行机构控制压下。设定校正、加减速厚度补偿、2＃～3＃机架间张力调厚、卷取恒张力控制、质量分类、报表打印等功能由上位机完成。首先通过检测仪表测量必要的有关生产过程的信息，经D＋7A接口板处理后，把模拟量转换成数字量送入上位机进行控制运算，然后上位机把压下AGC的控制信号输出给单板机。2＃～3＃机架间张力控制信号及卷取恒张力控制信号则直接输出给相应的控制机构进行控制。该机组中1＃和2＃主电机的速度控制由系统原有的模拟调节电路完成。在线检测得到的厚差、辊缝值是以数字量形式给出的，数字量通过S-100总线和主机及单板机联系，数字量和主机的联系以及主机和单板机的联系见图3。

图3 数字量输入及主机和单板机的联系

该系统共有10路模拟量输入信号：P1、P2、P3；T12、T23、T34；V1、V2、V3、V4。7路模拟量输出信号：t12、t23、t34；v1、v2、v3、v4。其中Pi、Vi、vi分别为第i机架的轧制压力、轧辊速度；Ti i+1、ti i+1为第i机架和第

i+1机架之间的张力。V4、v4分别为卷取机的速度信号；T34、t34分别为第3机架和卷取机之间的张力信号。上述模拟量的输入、输出由D＋7A板完成。

3 主要控制功能

根据冷连轧机计算机控制系统控制功能设置的一般原则及厂方要求，确定该冷连轧机组的计算机控制系统配置下列功能：在第1机架设置反馈和监控AGC系统；2＃～3＃机架间设置自适应张力AGC系统；在卷取机上设置卷取恒张力系统；整个连轧机组的辊缝和速度的设定控制；加、减速过程带厚动态补偿控制；质量分类、报表打印等。

4 控制软件设计思想

4.1 管理程序

由于该冷连轧机组轧制速度较低，而且各个控制功能没有区分优先级，所以管理程序中没有设置优先级判断等功能。在一个控制周期200ms内，上位机可完成所有控制功能的执行，因此各个控制功能依次由管理程序调用执行，各控制功能具有相同的优先级。管理程序框图见图4。

图4 管理程序框图

4.2 加、减速过程动态补偿