一：概述
東北輕合金有限責任公司根據(jù)市場需求，決定對熱軋機進行技術(shù)改造，增大軋機的開口度，由原來的300mm增加到400mm，同時改造原有的液壓壓下系統(tǒng)，液壓壓下電控系統(tǒng)，從而改善熱軋機的性能，提高產(chǎn)品的品種、質(zhì)量。
二：原系統(tǒng)的工作特點
熱軋機原壓下系統(tǒng)分為電動壓下和液壓壓下兩部分。
電動壓下采用多擋速控制的直流電動機完成。液壓壓下為液壓伺服系統(tǒng)，由于原系統(tǒng)的缺陷，實際生產(chǎn)中，液壓壓下系統(tǒng)只用于輥縫調(diào)偏，沒有用于壓下的控制。因此，原熱軋機壓下系統(tǒng)實際上僅僅是電動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，熱軋機的自動控制功能存在問題，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，勞動強度大，人為因素影響大，厚度控制效果也不好。
三：技改所要解決的問題
增加熱軋機的開口度，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
完善自動控制功能，提高工作效率，降低勞動強度。
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
1） 軋制力：2100T
軋制速度：0.5-3M/S
軋制開口度: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）
0. 20mm（板厚10～20mm時）
五：電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計介紹
1：壓下螺絲
電動壓下為兩臺直流電動機，操作側(cè)（WS）、傳動側(cè)（DS）各一臺，兩臺電機均配用自己的直流調(diào)速系統(tǒng)。兩臺電機之間配置有離合器，可控制兩側(cè)壓下螺絲單動或聯(lián)動。
本設(shè)計中，壓下螺絲控制部分不做改造。
為了提高電動壓下系統(tǒng)的控制精度，新增加了兩個長程位移傳感器，用于檢測壓下螺絲的位移，使壓下螺絲能夠準確停位。該位移傳感器為MTS，行程520mm，輸出0～10VDC，分辨率：無限（取決于控制器D/A）；重復精度：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力。
兩側(cè)的液壓缸各配置一個伺服閥，控制液壓缸的升降，同時，配置有兩個壓力傳感器檢測液壓缸的壓力，用于軋制力的控制。
另外，在兩側(cè)的油缸內(nèi)還分別安裝了兩個位移傳感器，以檢測油缸的行程。
壓力傳感器：0～+10V/0～315bar 力士樂
位移傳感器：電源24VDC，輸出0.1～10VDC,行程50mm；分辨率：無限；
重復精度：2.5um。 TL1
3：操作設(shè)備
本設(shè)計對原操作臺進行改造，增設(shè)相應的操作開關(guān)，按鈕，指示燈等，以實現(xiàn)新系統(tǒng)的功能。
另外，在操作臺上設(shè)置LED顯示屏，顯示設(shè)定的壓力、位移數(shù)據(jù)和實測的位移、壓力數(shù)據(jù)。同時，同時操作臺上安裝工控機，以動態(tài)流程圖形式顯示工藝過程參數(shù)，并提供相應的參數(shù)設(shè)置和調(diào)用功能。
4：PLC控制系統(tǒng)
熱軋機控制系統(tǒng)是一個以施耐得Quantum PLC為核心的數(shù)字化控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)配置一個Quantum PLC控制站和一個遠程I/O控制站，與一臺研華工控機構(gòu)成通訊網(wǎng)絡(luò)。工控機作為上位機用于軋機工作的監(jiān)控、軋制表的增補、修改和調(diào)用。
在Quantum PLC控制站還配有一臺人機介面，用于系統(tǒng)的故障報警和再啟動，及參數(shù)的設(shè)置，狀態(tài)查詢等。
根據(jù)101熱軋機的工藝要求，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，完全滿足熱軋機的壓力、位移精度要求。
另外，考慮到熱軋機較高的軋制速度，因此，要求系統(tǒng)的響應要足夠的快，考慮到PLC 之A/D與D/A的轉(zhuǎn)換時間。本設(shè)計特別配置了力士樂的模擬放大板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)的響應速度。這也是本系統(tǒng)的獨特之處。
5：系統(tǒng)的功能
本系統(tǒng)具備豐富的監(jiān)控和報警功能，上位機上的動態(tài)流程畫面和操作窗口畫面均有操作和報警指示。并有中文指示和數(shù)據(jù)或棒圖顯示。自動彈出窗口及時顯示出不同的操作畫面和狀態(tài)查詢畫面，方便操作者進行故障處理和查詢。
當有故障發(fā)生時，系統(tǒng)自動把所有當前工況參數(shù)存盤，并登記當前所發(fā)生的所有報警信息，按報警級別排隊，然后，自動進行報警處理。同時動態(tài)流程畫面移動到第一個報警位置，并以文字及閃光方式指示報警，同時輔以聲音提示。
操作者可按鍵查詢其他報警信息。所有報警信息處理完畢后，按復位鍵清除報警，系統(tǒng)恢復正常工作狀態(tài)。
6：基本控制功能
1） 輥縫自動控制
輥縫控制采用P-AGC控制方式，輥縫設(shè)定中先考慮一個較為合理的彈跳補償量（來自軋制表），軋制過程中以頭部所測的壓力為基準值，按照ΔP方式作彈跳補償，保證同板厚差的要求。
2） 壓力控制APC
APC為自動壓力閉環(huán)控制，主要用于對產(chǎn)品板形修正。
3） 調(diào)偏控制
輥縫控制過程中，通過調(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
壓力控制過程中，操作人員可通過調(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
軋制表是實現(xiàn)自動運行的基礎(chǔ)，軋制表中有道次號碼、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)零及剛度測試
7） 極限保護
在輥縫控制時，如果軋制力超過保護值，則自動切換到壓力控制，限制最大壓力。在壓力控制時，如果輥縫超過允許值時，則自動切換到輥縫控制，限制最大輥縫值。
7：軟件的設(shè)計
恒壓控制壓力給定框圖
六：結(jié)論
101熱軋機經(jīng)過技術(shù)改造后，運行穩(wěn)定。各項技術(shù)指標達到要求，產(chǎn)品品種增加，質(zhì)量提高經(jīng)過一年多的生產(chǎn)產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟效益。
參考文獻：
Modicon TSX Quantum自動化系列產(chǎn)品目錄
Modicon TSX Quantum硬件手冊
Modicon Modbus Plus Planning and installation Guide
VT-SWKA-1-1X/V0/01及VT-SR2-1X/1-60樣本
作者簡介：
康玉栓，1986年畢業(yè)于河北煤炭建筑工程學院自動化專業(yè)?，F(xiàn)從事工業(yè)自動化行業(yè)。