一：概述
東北輕合金有限責(zé)任公司根據(jù)市場(chǎng)需求,，決定對(duì)熱軋機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造,，增大軋機(jī)的開(kāi)口度，由原來(lái)的300mm增加到400mm,，同時(shí)改造原有的液壓壓下系統(tǒng),，液壓壓下電控系統(tǒng)，從而改善熱軋機(jī)的性能,，提高產(chǎn)品的品種,、質(zhì)量。
二：原系統(tǒng)的工作特點(diǎn)
熱軋機(jī)原壓下系統(tǒng)分為電動(dòng)壓下和液壓壓下兩部分,。
電動(dòng)壓下采用多擋速控制的直流電動(dòng)機(jī)完成,。液壓壓下為液壓伺服系統(tǒng),，由于原系統(tǒng)的缺陷，實(shí)際生產(chǎn)中,，液壓壓下系統(tǒng)只用于輥縫調(diào)偏,，沒(méi)有用于壓下的控制。因此,，原熱軋機(jī)壓下系統(tǒng)實(shí)際上僅僅是電動(dòng)壓下螺絲的定位控制系統(tǒng),。產(chǎn)品的的質(zhì)量受到了限制。
另外,，熱軋機(jī)的自動(dòng)控制功能存在問(wèn)題,，不能投入使用，生產(chǎn)中完全靠操作工人工操作設(shè)定輥縫,，勞動(dòng)強(qiáng)度大,，人為因素影響大，厚度控制效果也不好,。
三：技改所要解決的問(wèn)題
增加熱軋機(jī)的開(kāi)口度,，提高軋下量，增加產(chǎn)品品種
改造液壓伺服系統(tǒng),，提高板帶厚差控制精度
完善自動(dòng)控制功能,，提高工作效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度,。
提高電氣系統(tǒng)的技術(shù)水平,，提高穩(wěn)定性。
四：技術(shù)改造的指標(biāo)
1） 軋制力：2100T
軋制速度：0.5-3M/S
軋制開(kāi)口度:400mm
2）產(chǎn)品
板厚：5-100mm
板寬：640-1750mm
縱向厚差：0.15mm（板厚5.5～10mm時(shí)）
0. 20mm（板厚10～20mm時(shí)）
五：電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)介紹
1：壓下螺絲
電動(dòng)壓下為兩臺(tái)直流電動(dòng)機(jī),，操作側(cè)（WS）,、傳動(dòng)側(cè)（DS）各一臺(tái)，兩臺(tái)電機(jī)均配用自己的直流調(diào)速系統(tǒng),。兩臺(tái)電機(jī)之間配置有離合器,，可控制兩側(cè)壓下螺絲單動(dòng)或聯(lián)動(dòng)。
本設(shè)計(jì)中,，壓下螺絲控制部分不做改造,。
為了提高電動(dòng)壓下系統(tǒng)的控制精度，新增加了兩個(gè)長(zhǎng)程位移傳感器,，用于檢測(cè)壓下螺絲的位移,，使壓下螺絲能夠準(zhǔn)確停位。該位移傳感器為MTS,，行程520mm,，輸出0～10VDC，分辨率：無(wú)限（取決于控制器D/A）；重復(fù)精度：滿量程±0.001%,；環(huán)境溫度：-40～+85°C。
2：液壓控制系統(tǒng)
本設(shè)計(jì)配合液壓伺服系統(tǒng)的改造,，新設(shè)置了液壓站,，為液壓伺服缸提供動(dòng)力。
兩側(cè)的液壓缸各配置一個(gè)伺服閥,，控制液壓缸的升降,，同時(shí)，配置有兩個(gè)壓力傳感器檢測(cè)液壓缸的壓力,，用于軋制力的控制,。
另外，在兩側(cè)的油缸內(nèi)還分別安裝了兩個(gè)位移傳感器,，以檢測(cè)油缸的行程,。
壓力傳感器：0～+10V/0～315bar 力士樂(lè)
位移傳感器：電源24VDC，輸出0.1～10VDC,行程50mm,；分辨率：無(wú)限,；
重復(fù)精度：2.5um。 TL1
3：操作設(shè)備
本設(shè)計(jì)對(duì)原操作臺(tái)進(jìn)行改造,，增設(shè)相應(yīng)的操作開(kāi)關(guān),，按鈕，指示燈等,，以實(shí)現(xiàn)新系統(tǒng)的功能,。
另外，在操作臺(tái)上設(shè)置LED顯示屏,，顯示設(shè)定的壓力,、位移數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)的位移、壓力數(shù)據(jù),。同時(shí),，同時(shí)操作臺(tái)上安裝工控機(jī)，以動(dòng)態(tài)流程圖形式顯示工藝過(guò)程參數(shù),，并提供相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置和調(diào)用功能,。
4：PLC控制系統(tǒng)
熱軋機(jī)控制系統(tǒng)是一個(gè)以施耐得Quantum PLC為核心的數(shù)字化控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)配置一個(gè)Quantum PLC控制站和一個(gè)遠(yuǎn)程I/O控制站,，與一臺(tái)研華工控機(jī)構(gòu)成通訊網(wǎng)絡(luò),。工控機(jī)作為上位機(jī)用于軋機(jī)工作的監(jiān)控、軋制表的增補(bǔ),、修改和調(diào)用,。
在Quantum PLC控制站還配有一臺(tái)人機(jī)介面，用于系統(tǒng)的故障報(bào)警和再啟動(dòng),，及參數(shù)的設(shè)置,，狀態(tài)查詢等,。
根據(jù)101熱軋機(jī)的工藝要求，選擇高性能的Quantum PLC CPU 140CPU43412,，速度0.1～0.5MS/K,，模擬量輸入模塊選擇140AVI03000具有16位的分辯率，模擬量輸出模塊140AVO02000具有12位的分辨率,，完全滿足熱軋機(jī)的壓力,、位移精度要求。
另外,，考慮到熱軋機(jī)較高的軋制速度,，因此，要求系統(tǒng)的響應(yīng)要足夠的快,，考慮到PLC 之A/D與D/A的轉(zhuǎn)換時(shí)間,。本設(shè)計(jì)特別配置了力士樂(lè)的模擬放大板VT-SWKA-1-1X/V0/01及VT-SR2-1X/1-60構(gòu)成系統(tǒng)的的外部閉環(huán)控制系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度,。這也是本系統(tǒng)的獨(dú)特之處,。
5：系統(tǒng)的功能
本系統(tǒng)具備豐富的監(jiān)控和報(bào)警功能，上位機(jī)上的動(dòng)態(tài)流程畫面和操作窗口畫面均有操作和報(bào)警指示,。并有中文指示和數(shù)據(jù)或棒圖顯示,。自動(dòng)彈出窗口及時(shí)顯示出不同的操作畫面和狀態(tài)查詢畫面，方便操作者進(jìn)行故障處理和查詢,。
當(dāng)有故障發(fā)生時(shí),，系統(tǒng)自動(dòng)把所有當(dāng)前工況參數(shù)存盤，并登記當(dāng)前所發(fā)生的所有報(bào)警信息,，按報(bào)警級(jí)別排隊(duì),，然后，自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警處理,。同時(shí)動(dòng)態(tài)流程畫面移動(dòng)到第一個(gè)報(bào)警位置,，并以文字及閃光方式指示報(bào)警，同時(shí)輔以聲音提示,。
操作者可按鍵查詢其他報(bào)警信息,。所有報(bào)警信息處理完畢后，按復(fù)位鍵清除報(bào)警,，系統(tǒng)恢復(fù)正常工作狀態(tài),。
6：基本控制功能
1） 輥縫自動(dòng)控制
輥縫控制采用P-AGC控制方式，輥縫設(shè)定中先考慮一個(gè)較為合理的彈跳補(bǔ)償量（來(lái)自軋制表）,，軋制過(guò)程中以頭部所測(cè)的壓力為基準(zhǔn)值,，按照ΔP方式作彈跳補(bǔ)償，保證同板厚差的要求。
2） 壓力控制APC
APC為自動(dòng)壓力閉環(huán)控制,，主要用于對(duì)產(chǎn)品板形修正,。
3） 調(diào)偏控制
輥縫控制過(guò)程中，通過(guò)調(diào)整差值給定,，調(diào)節(jié)WS與DS側(cè)的輥縫偏差,，糾正板帶跑偏。
4） 差壓控制
壓力控制過(guò)程中,，操作人員可通過(guò)調(diào)整差值壓力給定，調(diào)節(jié)WS與DS側(cè)的壓力偏差,，糾正板帶跑偏,。
5） 軋制表功能
軋制表是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，軋制表中有道次號(hào)碼,、道次壓下值,、道次軋制力、輥縫/壓力控制方式等信息,。該表可由工藝人員編制和修改,，由操作人員調(diào)用。
6） 調(diào)零及剛度測(cè)試
7） 極限保護(hù)
在輥縫控制時(shí),，如果軋制力超過(guò)保護(hù)值,，則自動(dòng)切換到壓力控制，限制最大壓力,。在壓力控制時(shí),，如果輥縫超過(guò)允許值時(shí)，則自動(dòng)切換到輥縫控制,，限制最大輥縫值,。
7：軟件的設(shè)計(jì)
恒壓控制壓力給定框圖
六：結(jié)論
101熱軋機(jī)經(jīng)過(guò)技術(shù)改造后，運(yùn)行穩(wěn)定,。各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到要求,，產(chǎn)品品種增加，質(zhì)量提高經(jīng)過(guò)一年多的生產(chǎn)產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益,。
參考文獻(xiàn)：
Modicon TSX Quantum自動(dòng)化系列產(chǎn)品目錄
Modicon TSX Quantum硬件手冊(cè)
Modicon Modbus Plus Planning and installation Guide
VT-SWKA-1-1X/V0/01及VT-SR2-1X/1-60樣本
作者簡(jiǎn)介：
康玉栓,，1986年畢業(yè)于河北煤炭建筑工程學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)。現(xiàn)從事工業(yè)自動(dòng)化行業(yè),。