摘要：本文講述了液壓AGC在軋鋼工藝中的原理，SIEMENS TDC的特點(diǎn)及其軟硬件功能，濟鋼中板廠(chǎng)在原來(lái)電動(dòng)壓下的基礎上改造設計液壓壓下，整合了粗軋、精軋兩軋機壓下系統，并詳述了其應用后的情況。

　　關(guān)鍵詞：液壓AGC  SIEMENS TDC  軋機

　　一、液壓AGC在軋鋼工藝中的原理

　　中厚鋼板質(zhì)量指標中，厚度的尺寸精度和厚度在全長(cháng)上的均勻性，以及板型好壞都是十分重要的。近些年來(lái)，為了盡量縮小鋼板的厚度偏差、保證厚度的均勻性，防止潛在的和表現的板形不良，在中厚鋼板生產(chǎn)中采用了一系列新的控制和檢測技術(shù)。中厚鋼板軋制過(guò)程是軋機與軋件相互作用的過(guò)程，軋機受力產(chǎn)生彈性變形，軋件受力產(chǎn)生塑性變形，兩者的狀況可以用彈塑性曲線(xiàn)（P-H圖）來(lái)進(jìn)行描述，將彈塑性曲線(xiàn)與塑性曲線(xiàn)繪制在同一坐標之內，即得到了軋制狀態(tài)下的彈塑性曲線(xiàn)。因此，可以說(shuō)如何有效利用軋制狀態(tài)下彈塑性曲線(xiàn)來(lái)控制鋼板厚度和板形，是現代軋制工藝的一個(gè)重要課題。

　　以軋制狀態(tài)下的彈塑性曲線(xiàn)為基礎，在實(shí)際的厚度控制過(guò)程中，通過(guò)測厚儀、測壓儀、輥縫儀等檢測手段對軋制過(guò)程中的軋件厚度（入口或出口的厚度）進(jìn)行間接或直接的測量，并將實(shí)測值與給定的目標值進(jìn)行比較?？刂葡到y將比較后的偏差信號進(jìn)行處理后，輸出控制信號，指揮壓下系統動(dòng)作，使出口厚度被控制在所要求的偏差范圍之內。這就是中厚鋼板軋制厚度控制原理。

　　為了實(shí)現軋制厚度的要求，在中國軋鋼行業(yè)經(jīng)過(guò)長(cháng)期的實(shí)踐并總結出，采用液壓AGC系統能夠很好的解決鋼板厚度軋制工藝要求，這項技術(shù)具有輥縫位置自動(dòng)控制（APC系統）、厚度自動(dòng)控制（AGC系統）、糾偏的軌跡系統、軋制力過(guò)載保護系統和快速抬輥系統。

　　二、濟鋼中板液壓AGC改造方案

　　濟鋼中板廠(chǎng)于2004年初在精軋機上投用了液壓AGC，控制系統選用西門(mén)子控制器—SIMADYN D；由于SIMADYN D控制器是西門(mén)子十多年前的產(chǎn)品，備件采購及系統維護都不方便，決定對精軋控制器硬件系統進(jìn)行升級。結合粗軋AGC項目，將兩套軋機AGC控制系統合二為一，共用一套TDC系統同時(shí)實(shí)現粗、精軋的液壓AGC控制：即只需在粗軋AGC控制系統TDC控制器的基礎上，增加少量的模板，如此不僅降低了硬件投資，而且也更利于粗、精軋AGC系統的優(yōu)化協(xié)調工作，從而取得更好的控制效果。

　　三、TDC系統概述和特點(diǎn)

　　3.1 為了實(shí)現液壓AGC的工藝要求，控制系統采用SIMATIC TDC （SIMATIC Technology and Drive Control），即工藝和驅動(dòng)自動(dòng)化系統。它是一種多處理器自動(dòng)化系統，擅長(cháng)解決處理復雜的驅動(dòng)、控制和通訊任務(wù)，是對 SIMATIC S7 理想的擴充。組態(tài)和編程使用SIMATIC 工具進(jìn)行，是西門(mén)子全集成自動(dòng)化理念中的一部分。TDC由一個(gè)或多個(gè)模板機架組成，多處理器運行方式可以實(shí)現性能的幾乎無(wú)限制擴展。

　　SIMATIC TDC采用自由組態(tài)、模塊化的設計思想，使得系統的結構便于擴展。系統可以快速實(shí)現閉環(huán)和開(kāi)環(huán)控制、算術(shù)運算以及系統監視和信號通訊等功能。SIMATIC TDC擁有一套完整的模塊化硬件和軟件設計模式，能夠保證硬件滿(mǎn)足各種系統的設計要求。SIMATIC TDC尤其適用與相互關(guān)聯(lián)的高精度控制系統。

　　SIMATIC TDC系統采用STEP/CFC組態(tài)語(yǔ)言，計算機用戶(hù)界面十分友好，易與操作和掌握，適合于從簡(jiǎn)單到復雜的控制系統的要求。簡(jiǎn)單任務(wù)可以組態(tài)在一個(gè)功能包中，較復雜的任務(wù)則可由幾個(gè)功能包共同完成。對于復雜的功能，可由幾個(gè)處理器組合在一個(gè)SIMATIC TDC控制單元中來(lái)完成；更高級的系統則由幾個(gè)SIMATIC TDC控制單元組合在一起，通過(guò)通訊連接交換數據來(lái)達到設計要求。

　　SIMATIC TDC采用的是實(shí)時(shí)操作系統（固定時(shí)隙為25 ?s），采樣速度很快（最短為100?s），強大的循環(huán)處理，高達5種采樣時(shí)間（T1～T5）；能夠處理周期任務(wù)（T0）和中斷（I1～I8八級中斷）任務(wù)?；诨静蓸訒r(shí)間T0，可以定義5種采樣時(shí)間的周期任務(wù)（T1～T5）以處理不同實(shí)時(shí)性要求的任務(wù)，其中T1～T5與T0的關(guān)系是SIMATIC TDC的處理機制如下圖所示，這樣的任務(wù)處理機制能夠滿(mǎn)足實(shí)時(shí)控制系統的要求。

　　3.2  SIMATIC TDC的突出特性：

  ?。?）模塊化的系統結構，硬件可擴展；

　?。?）采樣時(shí)間間隔短，可達100us，特別適用動(dòng)態(tài)控制任務(wù)；

　?。?）中央處理器采用64位結構，具有最大性能；

　?。?）同步多處理器運行，每個(gè)機架最多可有20個(gè)CPU；
　　
　?。?）可最多同步耦合44個(gè)機架，可以同時(shí)836個(gè)CPU同步運行；
　　
　?。?）使用STEP7組態(tài)工具進(jìn)行圖形化組態(tài)：連續功能圖（CFC）和順序功能圖（SFC）；

　?。?）標準的一致性使用，例如PROFIBUS DP、工業(yè)以太網(wǎng)和SIMATIC WinCC，使得 SIMATIC TDC 的使用非常方便。

　　四、軋機AGC系統整體設計結構

　　4.1 粗軋機AGC系統總體結構

    單機架粗軋機AGC系統的結構與精軋機AGC結構相同，由下列部分組成：

    1） 基礎自動(dòng)化系統

    2） 過(guò)程計算機系統

    3） 監控系統

    4） 操作臺

    5） 檢測儀表

    6） 執行系統包括液壓缸、壓下傳動(dòng)系統。

　　設計中原定系統為SIEMENS的SIMADYN D系統，根據目前技術(shù)進(jìn)展情況，將該系統改型為SIEMENS的TDC系統，該系統性能比SIMADYND系統強多倍，是目前SIEMENS公司的主流控制器。原設計監控系統為單用戶(hù)WINCC，改為SERVER/CLIENT方式的WINCC系統，即設置一臺服務(wù)器運行WINCC SERVER和WINCC 64KRC，在精軋和粗軋操作臺各設置1臺WINCC CLIENT，運行WINCC 128點(diǎn)RT。

　　4.2 精軋機AGC系統總體結構

    精軋機AGC系統由下列部分組成：

    1） 基礎自動(dòng)化系統，升級為SIEMENS公司的TDC

    2） 過(guò)程計算機系統，由HP公司服務(wù)器承擔，主要任務(wù)是進(jìn)行精軋機的規程設定計算

    3） 監控系統，由SIEMENS的單用戶(hù)WINCC監控系統承擔

    4） 操作臺（利舊）

    5） 檢測儀表（利舊）

　　6） 執行系統包括液壓缸、壓下傳動(dòng)系統。

　　4.3 軋區自動(dòng)化系統整合后的結構

　　在本次升級過(guò)程中將粗軋精軋兩套系統進(jìn)行整體設計，共用一套TDC控制器，整合為一個(gè)完整的系統。具體方案如下：

　　1.  精軋控制系統與粗軋控制系統共用一套TDC。

　　2.  粗軋和精軋共用一套過(guò)程計算機，運行規程設定軟件，對整個(gè)軋區進(jìn)行數據設定，并由過(guò)程計算機統一進(jìn)行節奏控制。

　　3.  過(guò)程顯示系統WINCC也運行在一臺服務(wù)器上，目的是粗軋和精軋運行同一套顯示畫(huà)面，可使兩個(gè)操作臺同時(shí)相互監控。

　　4. 對整個(gè)軋區的數據管理也整合為一個(gè)數據庫，對數據進(jìn)行統一管理。

　　5.  系統控制柜共用一個(gè)，便于系統布線(xiàn)及維護。

　　6.  操作臺利舊。

　　整個(gè)軋區系統示意圖如下：

　　經(jīng)過(guò)整合的系統在功能上與原系統方案一致，由于形成了整體的系統架構，一方面功能分配合理性增強，此外還統一了與其他系統的通信渠道。

　　五、結束語(yǔ)

　　整個(gè)系統設計施工完成后，由于采用了強大穩定的SIMATIC TDC控制系統，以前經(jīng)常出現網(wǎng)絡(luò )癱瘓，上位機死機等情況得到了徹底的解決?，F場(chǎng)的檢測、傳感元件信號直接進(jìn)TDC控制系統，大大減少了由于現場(chǎng)復雜環(huán)境引起的信號干擾、線(xiàn)路損壞等設備故障。上位機通訊采用的是服務(wù)器—客戶(hù)機連接，上位機只是簡(jiǎn)單的接收和發(fā)送過(guò)程，其余的工作都由服務(wù)器來(lái)完成，所以網(wǎng)絡(luò )速度得到大幅度的提升。整合后兩機架采用一套控制系統，設備數量大大減少，降低了系統購置成本以及備件庫存成本。同時(shí)兩軋機的軋制數據還可共享使用，操作人員可以很方便的了解到目前的壓下制度，速度制度，溫度制度和輥型制度，可以根據鋼板的技術(shù)要求、原料條件、溫度條件和生產(chǎn)設備的實(shí)際情況，來(lái)確定各道次的實(shí)際壓下量、空載輥縫和軋制速度等參數，并在軋制過(guò)程中加以修正和應變處理，達到充分發(fā)揮設備潛力、提高產(chǎn)量、保證質(zhì)量、操作方便、設備安全的目的。

　　作者簡(jiǎn)介：

　　李德松  男   工學(xué)碩士  濟南鋼鐵集團馬來(lái)西亞中板廠(chǎng) 中級工程師 主要從事軋鋼行業(yè)自動(dòng)化系統和電氣傳動(dòng)自動(dòng)化系統的設計、實(shí)施和維護。

　　陳錦標   男  工學(xué)學(xué)士  濟南鋼鐵集團中板廠(chǎng) 高級工程師 主要從事軋鋼行業(yè)自動(dòng)化系統和電氣傳動(dòng)自動(dòng)化系統的設計和項目管理。