板带钢热轧生产是目前应用计算机控制最为成熟的一个领域, 其控制范围包
含了整个生产过程, 从加热炉入口, 甚至从连铸出口开始到成品库, 包括了轧制
计划、 板坯库管理、 数学模型、 设备控制和质量控制以及传动 (电气及液压传
动) 数字控制等各个层次, 是轧钢自动化领域中最为庞大、 最为复杂的控制系
统。 热轧带钢的计算机控制功能主要包括以下四方面。
(1) 基础自动化控制功能 基础自动化面向机组, 面向设备及设备的机构。
随着电气传动的数字化以及液压传动的广泛应用, 数字传动已逐步与基础自动化
成为一个整体。 基础自动化控制功能按性质可分为以下几种:
① 轧件跟踪及运送控制。 轧件 (如钢坯、 带坯、 带钢) 的运送是生产工艺
所要求的基本功能之一, 其基本任务是控制各区段辊道速度及其转停, 使轧件以
最快速度从加热炉入口运送到加热炉、 粗轧、 精轧、 卷取, 并在各区进行加工处
理后由运输链运出, 但在保证最快速度运送的同时还要保证自动轧钢时前后轧件
不相互碰撞, 维持一定的节奏。
为了能根据工艺要求对生产线上多根轧件 (从加热炉出口到运输链最多可有
7~8根轧件) 进行运送及顺序控制, 基础自动化各控制器需要知道每一根轧件
在轧线上的位置及其位置的变化, 因此轧件跟踪实质上是协调各程序并获取 “事
件” 的重要程序。 轧件跟踪将在基础自动化、 过程自动化及生产控制级中分别进
行, 但各级的要求不同, 并都以基础自动化的位置跟踪结果为依据。 基础自动化
的跟踪实质上是对生产线各轧件的位置及其变化进行跟踪, 并为顺序控制提供
“事件发生” 信号 (热金属检测器由 off变为 on或由 on变为 off都称为一个事
件), 基础自动化的位置跟踪结果将上送过程自动化。 过程自动化的跟踪实质上
是对各轧件的数据进行跟踪, 以使数据和轧件能对号设定计算和自学习, 同时利
用一些 “事件” 来启动某些程序的投入。 生产控制的跟踪将用于质量控制及报表
第三章 热轧板带钢生产 247打印。
② 顺序控制和 逻 辑 控 制。 逻 辑 控 制 是 生 产 过 程 自 动 化 的 基 本 内 容 之 一。
实际上, 基础自动化的所有 控 制 功 能 都 含 有 一 定 的 逻 辑 功 能, 包 括 功 能 的 连
锁、 功能执行或停止的逻辑条件等, 因此每一个功能都将存在逻辑部分和控制
部分两个部分。 除此之外, 根据工艺需要将设置一些只包括逻辑部分的顺序控
制功能, 主要是炉区及粗轧区辊道的运转 (自动加速、 稳速、 减速以及反转)
的顺序控制。
③ 设备控制。 设备控制包括设备的位置控制和速度控制, 包括轧机辊缝定
位、 侧导板定位、 窜辊位置控制、 推钢机行程控制、 主传动速度控制等, 还包括
弯辊装置的恒压力控制。 全生产线有上百个设备控制回路, 因此可以说设备控制
是最基本的控制功能。 设备控制接收过程自动化级数学模型计算所得的各项设定
值 (如辊缝、 速度、 弯辊力等), 对各执行机构进行位置和速度整定, 在半自动
状态下则接收操作人员通过人机界面输入的设定值并进行位置和速度整定。 随着
电气及液压传动的数字化, 设备控制将逐步由数字传动控制承担。
④ 质量控制。 对带钢热连轧来说, 质量控制包括厚度控制、 终轧温度控制、
卷取温度控制 (包括冷却速率控制)、 宽度控制、 板形控制、 表面质量控制。
过程自动化设定模型的主要任务是对各执行机构的位置、 速度进行设定, 以
保证带钢头部的厚度、 温度、 板形质量。 而质量控制功能则用于保证带钢全长的
厚度、 温度、 板形等精度。
(2) 过程自动化控制功能 过程自动化面向整个生产线, 其中心任务是对生
产线上各机组和各个设备进行设定计算, 为此其核心功能为对粗轧、 精轧机组负
荷进行分配 (包括最优化计算) 及数学模型的预 (报) 估。 为了实现此核心功
能, 过程控制计算机必须设有板坯 (数据) 跟踪、 初始数据输入、 在线数据采集
以及模型自学习等为设定模型服务及配套的功能。 热连轧过程自动化控制的主要
功能是精轧机组的厚度设定数学模型和板形设定数学模型, 设定值计算后下送基
础自动化, 由设备控制功能执行。
(3) 生产控制级功能 生产控制级主要完成生产计划的调整和发行, 生产实
绩的收集、 处理和上传给生产管理级, 对板坯库、 钢卷库、 成品库进行管理, 以
及进行产品质量控制等任务。
(4) 生产管理级功能 生产管理级主要完成合同管理、 生产计划编制、 各生
产线的相互协调、 按合同申请材料、 将作业计划下发给生产控制级、 收集生产控
制级的生产实绩、 跟踪生产情况和质量情况、 组织成品出厂发货以及财务管理等
任务。
为了更好地说明过程自动化与基础自动化各功能间的关系, 以及各相关功能
间的关系, 图3-14给出了板带钢热连轧计算机控制主要功能总框图。