浅析电气自动化技术

浅析电气自动化技术

发表时间：2017-09-22T11:20:03.507Z 来源：《电力设备》2017年第13期作者：蒋文宇

[导读] 实现系统的优化和改进，从而满足新时期创新发展的要求，促进轧钢生产的集成化和智能化，进而推进机电一体化步伐，使轧钢电气事业得到长远发展。

（中天钢铁集团有限公司江苏常州 213100）

摘要：我国经济的发展为钢铁企业的创新注入了新的活力，钢铁企业作为国民经济运行中的重要力量，对于它的生产制造应用自动化技术可以大大提高生产效率，实现系统的优化和改进，从而满足新时期创新发展的要求，促进轧钢生产的集成化和智能化，进而推进机电一体化步伐，使轧钢电气事业得到长远发展。

关键词：轧钢；自动化；技术；创新

1 电气自动化技术在我国钢铁生产企业的应用现状分析

我国引入电气自动化技术来提高轧钢工艺的精度以及成品的质量时间较早，在漫长的发展历程之中，电气自动化技术已经深入到钢铁生产企业的每一个角落，大到成套机械设备的控制，小到电器元件的使用，都能看到电气自动化技术的身影。

1.1 可编程逻辑控制器

目前国内钢铁企业使用较多的一项自动化控制技术就是可编程逻辑控制技术，也就是常说的PLC 技术。该项技术具有高度的稳定性，而且简易性的操作也为生产效率的提高贡献不小。

并且该项技术对于工作条件的要求并不高，较比于其他控制系统具有明显的低成本、高效率的特点。对于该项技术设备的使用主要是在轧钢工艺流程的蓄热式加热炉燃烧控制、汽化冷却控制、微张力控制、活套控制、轧件跟踪、轧机控制、飞剪控制、抛钢裙板控制等环节。PLC 技术的使用使得钢铁生产流程的效率得到了大大的提升，而且还在很大程度上保证了成品钢材的质量和尺寸控制精度。PLC控制是目前国内钢铁企业节约生产资源，提高经济效益的有效途径。

1.2 电气元件

传感器、继电器、直流调整装置和变频器等电气元件在轧钢生产工艺中极为常见。许多电气元件的使用使得轧钢生产工艺的每一个细小的环节都能够做到实时有效的监控，控制精度达到毫秒级，甚至微秒级，从而有效的保证成品钢材的质量。

例如传感器，这类电气元件应用在整条生产线的许多环节，承担着接收、传导生产线运转情况的职能，如压力传感器、温度传感器、流量计等等，都是这类电气元件的应用代表。各类电气元件的使用不仅提高了轧钢生产工艺的精度以及产生品的质量，同时也有效的保护了各生产设备，降低了维护的费用。而且很多有关于环境监测和保护的电气元件更是大大的提高了钢铁企业社会效益，让钢铁企业能够更好的服务社会，促进经济发展。

1.3 检测设备

钢铁生产企业不仅要从生产过程保证成品钢材的质量，同时也要从成品质量检验方面保证质量。在这个环节之中，电气自动化设备的应用更是无处不见，比如钢坯探伤机、高温计、测径仪等。对于钢材质量的保证要遵循全过程控制原则，即要从原材料检测到最终成品检验的全程监控。

例如在钢材轧制成型过程中，利用测径仪，对钢材成品进行红外线扫描，用计算机成像并且进行分析其尺寸精度。这个过程显著的提高了钢材成品的质量和精度，也大大提高了检测的效率。而且检测设备不仅用于钢材成品的质量检验，也包括对于环境的检测和监测。钢铁企业在生产过程中会对周围的空气环境造成影响，例如在加热过程中会使用高炉和转炉煤气，通过煤气报警仪检查周围煤气浓度，避免煤气泄漏造成人员安全事故。并且通过氧化锆的使用，检测烟气含氧量，控制燃烧和减少环境污染，加强这方面的监测和检测也是提高钢铁企业社会效益和环境效益的重要举措。

2 对于轧钢生产线的介绍

2.1 加热炉介绍

我厂使用加热炉型号是 180t/h 蓄热步进梁式。

这种加热炉的一个特点就是它的加热方式是以蓄热式燃烧为主的，主要的燃烧燃料是高炉和转炉煤气，这种煤气的燃烧效果十分显著，可以有效满足加热炉的加热要求，从它的加热作用来看，它是在对煤气和空气进行双蓄热预热的作用来保证两者的温度都在1000℃左右，这个温度范围最大的好处就是可以起到节能作用，减少燃料的使用量。

此外，这种加热方式还可以在很大程度上保证加热炉内的温度是均匀的，也就可以有效避免局部温度过高现象，从而起到加热工艺改善的作用，有利于轧钢产品质量的提升，避免了氧化烧损，延长加热炉使用时间。

2.2 对于轧机设备的分析

什么是轧机？从钢铁企业的实际生产过程来看，它属于是各种金属制品加工形成的必需设备之一，它属于是一个综合性概念描述，涉及到轧材制成整个环节的所有设备，不过常见的轧机主要还是以主要设备为主，包括轧机机芯、减速箱、电机和传动装置等等。

3 轧钢电气自动化技术的综合分析

3.1 控制系统

轧钢在生产线上的制造完成，需要经过多个程序和流程，这其中必然会涉及到各种自动化设备，而且为了满足各种材质钢材轧钢性能的要求，它对于技术性要求也越来越高，需要生产企业在技术方面做好准备。随着轧钢电气自动化控制系统的研究发展，对于轧钢的生产过程来说，也呈现出集成化和连续化的特点，各个级别的自动化控制程度也比较高，系统控制采用西门子PCS7，采用PDA对过程数据进行监控。

结合轧钢实际生产来看，轧钢生产线前面蓄热式步进加热炉和轧钢生产线后面冷床收集系统自动化控制系统具有一定的独立性特征，它是需要独立完成的。

3.2 合理控制速度级配

在轧制过程控制中，对于级配速度的调节和控制可以从两个方面来讲，第一，以粗轧机为主；第二，以中精轧机为主。按照级配控制的要求和目的来讲，两者的调节原理基本上是相同的，对于其的具体描述，可以以粗轧机为末机架来说明。

3.3 调速装置的直流性分析结合我厂实际来看，在轧机电机直流调速装置上，它主要是以西门子 6RA70 为核心的，并围绕这一核心来形成相应的调节部分。它在传动系统的配置上，以西门子 6RA70 装置为核心，并且全部配备有 PROFIBUS DP 通讯，西门子 6RA70调速装置在接收到S7-400PLC 通过 PROFIBUS DP 网络来传达经过处理后的轧机速度数据，供给扩容的大功率晶闸管，再触发晶闸管导通，之后晶闸管的回馈电压电流信号在经过缩小之后处理发送给西门子6RA70 装置，进而判断出触发角的大小。

4 轧钢电气自动化技术创新研究

4.1 形成控制体系

轧钢生产工艺是一个连续完整的过程，任何一个环节出现问题都会影响整个流程，因此不论是在监控还是检测方面都应该注重提高自动化控制程度。各个环节之间的自动化设备应该形成一个有效的控制体系，这样不仅符合轧钢生产工艺的要求，而且也顺应钢铁生产企业的发展要求。

目前我国钢铁企业正在经历着产品升级、做精做优的发展阶段。在这个阶段生产向着连续化、大型化以及高精度、高密集性方向的发展势在必行，提高自动化控制系统之间的联系紧密程度，形成有效的控制体系显然有着十分的必要。

4.2 输入输出集中监控

这种控制模式能够将输出端口的控制设备与输入端口的控制设备有效的连接起来，以DP网络控制方式通过控制室将输入和输入通道进行连接，完成PLC模数的组态转换，充分发挥PLC的全方位电气设备的监控作用。这种集中监控模式虽然具有维护简单速度快、效率高的特点，但是这种控制模式会造成 PLC主机的冗余不断下降，电信号稳定性下降。

4.3 远程智能输入输出

远程智能输入输出能够减少现场的电缆线用量，减少对于PLC主机控制室的干扰，提高控制的精度。而且能够实现远距离集中性的操作和控制，对于各种设备的输入输出信号进行集中处理，通过计算机分析和安排各个电气设备的运转，集成化的数据处理能够将各个电气设备的利用率大大提高，也能够最为及时的对于各个电气设备的信息反馈进行集中处理，发挥自动化控制系统的整体效能。 5结语

轧钢工艺自动化技术的应用程度在很大程度上反应着钢铁企业的质量保证能力，而且我国钢铁企业目前正面临着产品升级、做精做优的关键性时期，这个阶段对于电气自动化技术的研究和创新意义重大。

在进行电气自动化技术研究和创新的过程中既要重视各个工艺环节电气自动化设备的独立性研究，也要重视整个工艺流程的集中性控制系统的完善，推动钢铁生产企业的进一步发展。

参考文献：

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