1 绪论
当今对连轧机的研究与改进从未停止过，它是轧钢生产过程中及其重要不可缺少的设备，并且轧机向着更精确、更快速的方向发展。对轧钢机进行控制与监测是复杂又必要的，这样可以使轧机更安全、更准确、更方便的进行生产，提高轧钢的速度与成品的质量。连轧机是个复杂的控制系统，它可分为主传动系统、液压压下系统、板形控制系统、传送速度控制系统、钢板厚度控制系统等。钢板厚度的控制主要在轧机轧制过程中完成，是轧制过程中的重要控制过程。在轧机的组成中电气主传动系统是轧机工作的关键，是控制要求很高的系统设备。大型的轧钢机设备，它的主传动系统具有很高的要求，其中电气部分传动系统的要求规定其应该具有很高的过载能力和相当高的动态响应。然而轧钢机的电气传动这一领域长期以来都是使用直流电动机作为动力拖动，可是直流电动机工作中也还毕竟存在换向的问题，这就使其要在降低转动惯量、提高过载能力、简化维护等方面想要有所改善是困难的，由于这些限制所致，使得轧钢机向大型化、高速化方面的发展受到了制约。这样就产生了交流变频调速技术，这种技术不仅具有直流传动同样优越的调速性能，还有重量轻，体积小，动态响应好，转动惯量小，节约能源，维护简单等许多比直流传动更优异的特点。该项技术的出现受到了国内外钢铁工业和电气传动学术界的极大关注。在现代的工业制造中，自动化技术已成为工业发展的支柱，起着重要的作用，可以节省人力，提高速度，改善工作环境，钢板质量有了更好的保证，才可以生产出更优质的产品。轧钢生产过程引入自动化技术能使得生产效率、企业效益、节能降耗等方面有了巨大的改善和提高，所以连轧机的自动化改造是十分必要而迫切的。用自动化技术与连轧机控制结合，利用TDC 可编程控制器进行控制、通信，并应用组态监控软件对连轧机的工作状态进行监视，查看其工作运行的状态从而进行更好的控制，达到高精度的、快速的控制，保证产品的质量与生产效率，创造尽可能大的价值。
在全球范围内钢铁已经被广泛的应用，并成为主要的生产原材料。钢材的生产约90%的都是用轧制方法制造的，这种轧制的生产方法具有生产品种多、效率高、生产过程连续性强、易于实现自动化和机械化等优点。当今，我国的轧制技术和轧钢机械在不断创新中逐步的应用与发展，并且引进了世界上先进轧钢机械和轧制技术。在钢材市场中，钢板的生产与应用占得比重最大，从1981 年我国在日本引进1700mm 热连轧机的全套设备开始，随后迅速崛起了一大批拥有先进生产工艺的热连轧板带厂。我国在1965 年末制成300mm 五机架试验性窄钢板冷连轧机，80 年代又引进了原西德生产的1700mm 五机架带钢冷连轧机成套机组，90 年代后又先后投入了六辊HC 轧机、CVC 轧机用作生产，截止到2007 年，我国的热轧宽板带材年生产能力将达到5500 万吨。热连轧机的发展主要包括以下几方面：首先采用加速轧制，提高钢材产量，钢板热连轧机组的出口速度已经从20世纪50 年代的10m/s～12m/s 提高到现在的35m/s，并向着更高的速度发展；其次采用计算机控制，提高了自动化水平；还有产品规格的增加，提高精度等方面。当今的钢板热连轧机正在向着大型化、高精度、高速化和自动化方向发展[3]。首先了解被控制的对象即连轧机，了解它的固有特点、工作参数、工作原理、控制要求、工艺流程以及特殊的要求等。对连轧机整体的研究又可分为几个不同的对象控制系统，如主传动控制系统、液压压下控制系统等。对这些要进行控制的对象进行深入的研究，以便了解它们的工艺要求、工作流程、控制的方法及算法和控制的精度要求，然后找到解决的方案。具体方案的实现为选用TDC 进行组网，分布式控制接口分别采集连轧机、电机、变频器等工作器件的各方面测量值，然后经工业控制网络与TDC 进行通信，根据控制要求、工艺要求等实施各种运算、信息的处理，并将处理的结果再通过网络通信传达给执行机构，实现自动化的控制。与此同时TDC 与工控机或人机界面通信进行设备工作中的状态监视，以及必要的控制。
3 轧机板厚控制系统的网络控制整体设计.............................. 18
3.1 轧制计算机控制系统的基本结构........................... 18
3.2 板厚计算机控制系统的网络结构设计....................................... 20
4 轧机厚度自动控制系统硬件设计............................. 22
4.1 控制器的选取与概况....................................... 22
4.2 TDC 控制器的硬件简介......................................... 24
4.2.1 通用机架UR5213....................................... 24
4.2.2 CPU 模板CPU551............................................ 26
4.3 ET200 分布式I/O.................................................. 30
4.4 基于TDC 的液压板厚控制系统硬件搭建......................... 31
4.5 传动系统电气控制设计...................................................... 36
4.5.1 电机的选型..................................................... 36
4.5.2 变频器的选型........................................................ 36
5 板厚控制系统软件设计与应用........................................ 38
5.1 自动控制系统模型建立........................................................ 38
5.2 板厚自动控制系统模型的仿真.............................. 41
5.3 软件流程图设计........................................... 45
结论
文章主要讲述了热连轧板厚自动控制系统的硬件搭建，控制网络的建立，硬件选型地址分配，实物连接等实际生产中的系统搭建问题，同时介绍了软件的编程及算法的选取，控制模型的创建参数的选取，系统的仿真分析等，最终完成这个系统从硬件到软件的整体创建，同时应用了WinCC 监控软件，设计了热连轧板厚自动控制系统的整体监视与控制，实现了工业自动化的大生产。本系统通过长期的现场运行，硬件控制器采用TDC 控制轧机的液压压下系统，ET200 分布式I/O 及智能传感器通过PROFIBUS-DP 网络和TDC 控制器进行通信建立网络化控制，软件采用STEP7、CFC 结构化、模块化编程通过控制算法及PID 的控制策略实现了系统的稳定可靠、结构简单、维护方便并且能够取得良好的经济效益。
参 考 文 献
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