祝得治 刘朔
摘 要：平整分卷机组用于改善薄规格带钢的板形和平直度，提高带钢力学性能有着重要作用。本文对邯郸钢铁集团公司连铸连轧厂的平整分卷机组使用的SIMATIC TDC的特点及自动化系统配置进行了介绍，对于SMATIC TDC对带钢速度控制及AGC控制应用进行了阐述，实际运行结果表明，系统运行稳定同时产品质量良好。
关键词：平整分卷 SMATIC TDC 带钢速度控制 AGC控制
1 SIMATIC TDC的主要特点
SIMATIC TDC系统由硬件模块和软件组成，能够用图形软件工具CFC来编程，为要求高速且高智能化的交传动提供了理想的解决办法。
基于SIMATIC TDC的自动化系统的硬件组成如下：
1.Subrack：UR5213 21个插槽，带背板通讯总线，电源组件。
2.CPU 551控制板：64位的RISC 浮点CPU模块带有266MHZ的内部时钟。这个模块有一个程序存储卡MC500，卡里包含有开环和闭环结构的软件。CPU551的典型采样时间是 0.01ms。
3.SM500模块：快速I/O模板。可接数字量.模似量.增量型及绝对型编码器。
4.CP50M0 Profibusc通讯板：具有两个Profibus DP接口。
5.CP51M0 Ethernet通讯板有一个同轴电缆接口.一个光纤接口.一个RJ45接口。
6.SU13：接口模块
SIMATIC TDC用SIMATIC PCS7工程师工具的CFC和D7-SYS（函数库）构成。
CFC软件在这个程序中允许用一个图形软件来完成技术功能的构成。
D7-SYS包含了一个有250个功能区的目录（算术、三角函数、I/O转换、斜坡功能、PID控制器、通讯、追踪等）。
编程器可通过CP50M0上的MPI接口直接和SIMATIC TDC连接。
2 Simatic TDC的控制功能
本条生产线的TDC主站共配置三块CPU模块，三块CPU模块分别命名为“D01”、“D02”、“D03”，分别位于TDC主站的1#～3#插槽。每个CPU分别实现不同的控制功能，D01实现带钢速度的主令控制，D02实现AGC、弯辊控制及延伸率控制，D03实现逻辑顺控功能，以下分CPU分别介绍相应的控制功能。
2.1 带钢速度的主令控制功能
带钢速度控制功能主要包括主速度爬坡，速度预设，卷径计算，张力控制，钢卷惯量和损耗计算，自动减速和数据通讯等功能，这些控制功能分别在“D01”中实现。
①主速度爬坡
以预设的速度基准为基础，主速度斜坡发生器以下列的模式完成速度的设定控制。其工作模式如下：
a.当全线在慢速穿带时采用速度一致控制;
b.卷取机在张力控制时采用速度非一致控制;
②速度给定计算
这个控制的功能是在考虑以下要求的情况下，计算出平整线所有轧线电机的基准速度。
a.来自PLC系统的目标速度给定;
b.分档位加速率控制速度的变化;
c.靠工艺微调速度的修正值;
d.由给定电流限定值来减小斜坡斜率;
e.在钢卷直径变化时，最大线速度保持不变;
③钢卷直径测量
开卷机钢卷直径计算的信号来自安装在矫直辊前的前张力加送辊上的双输出编码器回馈PLC;卷取机钢卷直径计算的信号来自于安装在卷曲前后张力加送辊的双输出编码器回馈PLC。
④带钢张力控制
卷取机张力控制保证不随卷径变化，卷曲带钢张力恒定。这是通过数学公式测算完成的，張力控制系统通过测量实时卷径值来计算转矩基准值从而保证张力恒定（给定张力转矩控制）。变频传动系统采用最大力矩控制方法控制电机的输出转矩，从而达到控制张力的目的。
卷取机转矩基准值通过累加以下值来计算：
a.卷曲给定张力的转矩;
b.惯量补偿转矩;
c.电机和齿轮箱的补偿转矩;
⑤机械惯量和损耗补偿
卷取机电机、钢卷、芯轴和减速机齿轮的惯量和损耗根据以下参数来计算：
a.轧制线给定速度;
b.轧制时分档加减速;
c.带钢宽度;
d.带钢厚度;
e.原料直径。
⑥自动减速控制
在以下情况下实行自动减速功能：
a.为了避免工作辊损坏，入口带尾在轧机前全线停车，在开卷机还剩800MM卷径时开卷提前自动减速至30M/min;
b.当分卷时，卷取机上的带钢已达到所需重量前，需自动减速;
为了完成这个功能，CPU不断计算在开卷机上的剩余长度和卷曲上带钢的重量，当这两个值达到预定值时，要求有一个根据实际全线降速至30/min，剩余钢卷的速度也将重新穿带生产。
⑦数据通讯
通过Modbus DP对传动系统进行数据通讯。
2.2 AGC控制功能
AGC控制功能主要包括压下闭环控制，轧线零位标定，辊缝预设，动态补偿，正弯辊闭环控制，负弯辊闭环控制，自动延伸率控制等功能，这些控制功能分别在“D02”中实现。
①压下闭环控制
恒压力控制是平整机的常见生产模式。轧制压力设定值为MMI的输入加延伸率（千分之零点三）修正值。考虑到弯辊控制补偿，支撑辊压力补偿，工作辊平衡补偿和工作辊辊自重，通过来自AGC缸的压力、位置传感器的信号，用专用功能块计算出轧制压力的实际值。轧制压力控制器通过执行机构调整，通过实际操作工对两侧轧制力的微调达到最佳钢板表面质量。
②零位标定
这个功能靠操作工手动开始，通过一个自动程序来为通过压力、位置传感器确定工作辊及轧线的零位，以便计算工作辊之间的距离。这个程序必须在换辊完成以后执行。它能确保工作辊之间的轴向平行，并不受轧制材料的影响。主要影响的参数有工作辊的平直度，圆滑度及两侧最大轧制力强度测试。
③辊缝预设
当带钢厚度发生变化时，此功能根据PLC的设定值进行自动辊缝事前设定（也称预设值），位置控制器通过来自AGC压下缸的位置传感器的实际位置信号控制工作辊达到轧辊间隙设定。这个PLC系统的设定值要考虑原料和工作辊的钢度补偿。
④动态补偿
在加、减速阶段引起的厚度缺陷可通过MMI里的数学模型根据输入的原料密度、硬度等相关数据来进行自动补偿。
⑤正弯辊闭环控制
正弯设定是MMI设定的一部分。正弯实际值根据AGC中的压力传感器信号计算和实际的工作辊使用情况。正弯控制器的控制补偿了从AGC轧制力控制引起的干扰。
⑥负弯辊闭环控制
负弯设定是MMI设定的一部分。负弯实际值AGC的压力传感器信号计算和实际的工作辊使用情况。现场由于辊的情况比较糟糕，基本用不到负弯工作辊就需要下机磨削，所以此功能基本不用
3 结语
AGC压下是现在主流的板带钢产品轧制方式具有极其重要的地位。所以，TDC具有便于控制、固定式、成本低、耐污染、自调节、事故率低等优点。在邯钢CSP平整线的应用证明，TDC系统具有极高的及时跟随能力，但由于精度过高经常在使用中如若AGC俩侧压下缸动作不同步或者原料缺陷过大时，造成紧急停车直至飞车;应当根据实际生产情况调整参数在满足生产要求的同时减少报警的产生，提高其鲁棒性，进一步满足各种生产的需求。
参考文献
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[2]金柏林，张艳.AGC系统故障分析[J].现代冶金，2009年06期.
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