自动化控制系统

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1、热轧带钢计算机控制系统要求和特点

轧钢自动化，特别是带钢热连轧自动化系统，不同于其他生产过程控制，其基本特点如下：

(1)要求快速控制。由于控制对象是机电、液压系统，要求快速控制。现代轧机设备控制及工艺参数控制的周期一般为2～20ms，其中液压位置控制或液压恒压力控制系统的控制周期为2～3ms，机电设备控制或工艺参数（厚度、宽度等）自动控制则亦应小于20ms（温度控制周期可以适当放慢），这和以热工参数（温度、压力、流量）为主的生产过程相比，控制周期约快20～40倍。

(2)控制功能众多而且集中。以带钢热连轧精轧机组为例，7个机架上集中了近20个机电设备的位置控制，20多个液压位置或恒压力控制，自动厚度控制（前馈、反馈、偏心补偿及监控AGC），自动板形控制（前馈及反馈闭环自动板形控制），主速度（级联）控制，6个活套高度、活套张力控制，精轧机组终轧温度控制，自动加减及顺序控制，总共将近55个回路，因此要求采用多控制器，控制器内采用多处理器结构。

(3)功能间相互影响。由于众多功能最终的影响都将集中到精轧机轧辊、轧件之间的变形区，因此功能间相互影响显著。例如：当自动厚度控制系统调整压下，控制厚度时，必将使轧制力发生变化，从而改变轧辊辊系弯曲变形而影响辊缝形状，最终影响出口断面形状和带钢平直度（板形），而当自动板形控制系统调整弯辊控制断面形状及平直度时，必将改变辊缝形状而影响出口厚度。

又如，当终轧温度控制改变机架间喷水或加速度时，必将使各机架轧制温度变化，最终又将会影响到出口厚度和板形。因此功能间要相互协调，相互传递补偿信号。

(4)多个功能需共享输入和输出模块。例如：AGC和APC都是输出控制信号控制液压压下；活套高度和主速度级联都是控制主电机速度；AGC和ASC都需要轧制力信号等。

前两个特点要求系统采用处理能力强的快速CPU，并采用多CPU控制器及多控制器系统，而后一特点则要求系统具有CPU与CPU以及控制器与控制器间高速通讯能力。

因此快速处理能力、多个CPU（多个控制器及控制器内多个CPU）以及CPU与CPU、控制器与控制器间的高速通信能力，将是配置轧钢，特别是带钢热连轧分布式计算机控制系统所必须考虑的特点，由此必将构造出一类快速分布式计算机控制系统。

自动化系统技术特点

为了满足高速控制和高速通讯的要求,我们采用了下述技术:

(1) 采用国际上最高端的自动化产品TDC、HPC等，以实现快速控制。

(2) 采用高速网，保证了最快的数据交换时间可小于1ms。以实现快速通讯。

(3) 采用1000Mb/s光纤以太网，用于50ms、100ms、500ms的数据通讯周期。

(4) 采用ProfiNet网作为现场总线连接自动化设备远程IO站

(5) 采用国际通用的Profibus-DP网作为现场总线连接传动装置。

(6) 轧线主控制器采用TDC/HPC，TDC/HPC控制器内采用多CPU控制，各个CPU通过共享内存相互高速交换数据。承担1ms、2ms、5ms、10ms控制周期的控制功能（包括液压压下、液压活套的液压控制回路、AGC、AWC、AJC等需要高速通讯、高速控制的控制功能）。

(7) 采用中低端控制器用于完成加热炉区、热卷箱/飞剪、精轧换辊、CTC及托盘运输设备的控制功能。

(8) 系统中设有远程（通过网络对各控制器）编程及监视功能。

(9) 采用服务器/客户端结构的人－机界面系统（HMI），在硬件上将L1及L2的HMI统一（画面分别设置）。

(10) 系统中设有以下高性能特殊功能：

●  数据采集、分析及存储。对网上数据高速采集，提供一批用于数据分析（操作故障分析，模型精度分析）的工具，并可进行历史数据存储（班，日，周，月）。由于可更换磁盘，因此可存储一年甚至多年的数据以供查用。

●  实时调试。为APC、AGC等反馈闭环控制功能提供离线实时调试手段（提供虚拟或数字对象以便实时闭环控制）。这将可大大缩短冷热负荷试车时间。

(11) 提供的L1、L2系统预留有与L3级以及前后工序的接口。

自动化系统的优点

自动化系统的优点为：

1. 采用大型工厂自动化系统解决方案中常用的西门子、GE系统，通用性好，维护方便。

2. 采用多CPU结构。

3. 系统中所有硬件（计算机、PC、CPU及I/O模块等）选自国际知名厂家的产品。

4. 采用超高速全局数据内存网用于TDC控制器之间的高速通讯及TDC控制器与PDA服务器之间的数据通讯。

5. 系统尽可能采用远程I/O，并且与传动（电气及液压）、各子系统通过通信网络连接，实现以通信电缆（光缆）代替I/O电缆，大量减少电缆数量及电缆铺设工作量，使系统更加可靠。

6. 人机界面采用OPS+OPU结构，即操作台除了必须的紧急按钮等操作手柄外，主要由OPS（带CRT显示的操作员站）和OPU（操作用功能键盘）组成。

7. 提供应用软件自调试软件，系统中包括离线实时调试功能，以便投产前能对应用软件（包括APC、AGC等）进行自调试，以缩短冷负荷试车及热负荷试车时间。

8. 采用具有自主知识产权的国际一流水平的数学模型。

9. 系统设有大容量数据记录分析站，以有利于模型调试及历史数据存储。

10. 系统具有较强的系统诊断能力。

11. 系统提供远程编程和监视能力，并具有“在线示波器”功能，以便于对控制软件的调试。