基于TDC的鞍钢热轧1700卷取机控制系统改造方案研究

摘要

带钢卷取是整个热连轧工艺中的最后一道工序，是将精轧轧制出的薄带钢卷成成品钢卷的过程，最终钢卷成品质量的好坏与卷取机控制系统性能有着直接关系。本文以鞍钢1700热轧生产线卷取机电控系统改造为背景，以卷取机控制系统为研究对象，完成了基于TDC的卷取机控制系统的设计及软件程序的编写、调试等工作。
　　原卷取机控制系统是1996年鞍钢引进德国西门子的SIMADYN_D产品，且程序软件也由外方全套提供。现此系统已使用多年，存在硬件设备老化、设备故障率高、难以订购到备品等问题。在控制方案上，原程序助卷辊自动踏步的触发时序设计不尽合理，导致薄带钢前几圈经常无法紧密缠绕在卷筒上;并且原程序中并没有设计对助卷辊辊缝进行自动标定的功能，只能依靠人工实际测量辊缝的办法进行标定，这就可能产生助卷辊辊缝测量误差过大的问题。以上这些问题都对卷取机的正常生产及产品质量造成了不良影响。
　　本文针对以上问题，提出了基于TDC的热轧1700卷取机控制系统改造方案。选用的控制系统核心硬件为西门子公司的TDC，对原有SIMADYN_D控制系统进行硬件升级并自主开发程序软件。在吸收原控制方案基础上，完成了对整个控制系统的硬件设计，包括TDC主站的硬件组态、整个系统网络配置等，又完成了各处理器间的程序功能分配，HMI画面设计等。程序控制上使用CFC作为TDC的编程软件，完成了卷取机对带钢的跟踪、卷取机的状态切换逻辑、卷径的计算、卷筒及夹送辊速度设定、卷取机张力模型推导、夹送辊辊缝的自动标定以及助卷辊自动踏步等关键技术。尤其增加了助卷辊辊缝自动标定功能，从而保证了助卷辊辊缝的测量精度，对提高钢卷质量具有重要意义，并对原控制方案中助卷辊踏步触发时序设计上的缺陷进行分析并提出改进措施，优化后经PDA监控及生产实际检验，最终证明改进措施取得了良好的效果。
　　本次改造项目已于2011年11月完成，到目前为止控制系统运行稳定，且满足现场生产工艺要求。本文的研究、开发和实践工作实现了热轧卷取机的自主集成，也为进一步提高带钢的卷形质量奠定了基础。