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摘 要：随着高附加值钢种比例不断扩大、用户对板形质量的要求不断提高，现有矫直机设备和控制水平已很难满足产品质量的要求，常常造成产品质量异议。冷矫直机作为钢板板型控制的最后一道工艺，钢板通过被矫直辊咬入后，不断地作直线或旋转运动，因而使钢板承受各方面的压缩，弯曲、压扁等变形，最后达到矫直的目的。
关键词：矫直机，控制系统，矫直顺序控制
前言
湘钢宽厚板厂冷矫直机于2008年投产，冷矫直机都是西马克的WBR 220/240*3800/9-5E型矫直机，相关参数：宽度范围为1000～4200mm。长度最长为22000mm。厚度范围8～50mm（矫直厚度依据屈服强度确定），冷矫直最高温度不允许超过100℃，本文分析已有矫直机的顺序控制，以及对矫直机的优化控制功能。
一、矫直机控制系统
过程控制网络可以分为三个层次，从上到下依次为信息管理层、过程监控层和现场设备层。信息管理层将整条产线上的单机设备的产品信息加以汇总，分析，然后形成报表；过程监控层主要用于监控单机设备的运转情况，保证操作人员对设备的有效监控；现场设备层主要用于对单机设备现场控制，实现设备功能。
矫直控制网络，见图1。L2、L1、L0分别为信息管理层！过程监控层和现场设备层。矫直机预设定辊缝模型放在模型服务器中，为矫直机辊缝提供预设定值，见图2。
按功能划分，矫直机现场设备层主要包括两部分：主传动控制和电液伺服控制。主传动控制通过PLC控制变频器，从而实现电机速度控制。电液伺服控制主要用于实现位置控制。
二、冷矫直机矫直顺序自动控制
1.矫直条件与矫直顺序概述：
①液压系统正常工作，润滑系统正常工作（Media OK）；传动正常工作（Drive system OK）；冷矫直机本体四个光栅正常工作。
②半自动模式，输入待矫直钢板矫直信息，并且确认。
③如有翘头，则需调整压下辊，手动自动调节均可。自动情况下，直接输入需要摆的位置；手动情况下，则点击上下按钮，到期望位置。
④对待矫直板进行对中，对中完成后，点击启动按钮，会自动把板子送到冷矫直机一号光栅位置，送板之前系统会检查矫直机是否被占用（Leveler free）。并且会发信号：对中完成（LCD position OK）；除尘装置位置正常（Dust collector OK）；请求冷矫接受板子（Plate take over）；请求冷矫速度为主（Speed request）。
⑤此时，开始矫直灯闪烁，一切准备就绪后，点击启动矫直按钮，冷矫直机会自动启动矫直顺序控制。冷矫直机会发指令给主传动和辊道：给定速度（Reference speed）；给定速度使能（Speed OK）；矫直机本体位置正常（Leveler OK）。
⑥使能相关控制，包括：动态辊缝调节（DSC）功能；启动负载平衡，冷矫会发负载平衡使能信号，指定主从以及负载分配参考数值给主传动；穿带完成后使能弯棍缸。
⑦一道次矫直完成后，操作工决定反向矫直或者传输。如果选择反向矫直，矫直顺序会重新启动，此时所有的单辊位置都会反向摆，由冷矫一级内部程序完成，矫直步骤与顺序完全等同正向矫直。如果选择传输，首先矫直机会摆到传输位置包括主缸以及所有单辊，并且发送传输指令给首自信，首自信会一直等待，等Leveler OK，也就是矫直机摆到传输位置，然后传输出矫直区域。一旦点击传输，钢板信息会自动删除，如需重新矫直需要将矫直机辊缝打开，手动送到入口侧，然后重新来过。
三、冷矫直机矫直顺序的优化
冷矫直机投产以后，发现操作人员非常的抗拒冷矫使用半自动矫直，平时一般是使用手动矫直，手动矫直会来带几个隐患：
①物料跟踪程序未启动，系统无法判断钢板的位置，导致弯辊无法保障在矫直机带钢情况下动作，必须在钢板进入矫直机前预先设定好弯辊的值，这样会对上辊缝横梁以及弯辊缸带来很大的冲击。
②操作操作人为的通过摇杆操作主电机，主电机未实行主从控制，每台电机启动停止无法保障统一性，对钢板的矫直效果带来影响。
③未进入半自动矫直顺序的情况下，矫直力的保护无法激活，实际矫直力大于期望矫直力的120%后，辊缝将不会自动往上抬，对矫直辊的保护缺失。
④增加了操作人员的操作，增加了操作失误的概率。
为了实现冷矫直机完全的半自动操作（全自动和半自动操作的区别在于钢板信息的来源，由于冷矫线钢板来源比较复杂，所以半自动更符合现场操作的实际），通过调查发现，操作人员抗拒使用半自动操作的原因主要是操作太繁琐且效率太低，调试阶段由于冷矫直机ABB控制部分和TCS控制部分为两家单位调试，在信号交换的切入点调试不理想，在启动矫直顺序时需要ABB给TCS发送钢板交换信号，同时又要保证物料跟踪同时交给TCS，为保证物料跟踪准确性，ABB在把信号交给TCS前重新对物料跟踪进行了校验，校验费时间且把钢板后退运行，从而使得效率大大降低。
通过调查分析，查找到原因以后，首先进行的是控制的优化：
①去除ABB辊道的物料跟踪，ABB辊道只需要给发送TCS发送钢板交换信号就可以了。
②TCS自己判断钢板的物料跟踪，通过钢板对中后缓慢（辊道的速度0.2m/s）到达1#光栅位置从而确定钢板的头尾部位置。
③钢板头部位置到达1#光栅位置后马上激活TCS的控制顺序，使得控制进行正向矫直阶段。
④优化操作人员的操作，控制面板上增加1按钮，一键操作就实现矫直机进入矫直顺序。
三、结语
高性能矫直机可提供主传递控制、辊缝控制、弯辊控制和其它辅助控制等，这些控制手段可基本满足矫直质量的使用要求，但在实际生产中，弯辊控制对矫直质量的影响不显著，这表明矫直机弯辊模型还需要进一步改善和提高。通过冷矫直机自动控制的优化有助于减少操作工的劳动强度并提高生产效率，同时更为有效的保护设备的稳定运行。达到了一定的经济效益。
参考文献
【1】崔甫，矫直原理与矫直机械，2005，冶金工业出版社
【2】基于OPC技术的自动化软件的研究，李梁，2003，2
【3】陈磊，从现场总线到工业以太网的实时性问题研究， 学位论文，2004，5
【4】吴爱国，李长滨，工业以太网协议EtherNet/IP，计算机应用，2003 23（11）
【5】谢霄鹏 2050热轧精整厚板矫直机控制模型实现关键技术研究 学位论文，2008，1
【6】力士乐（rexroth）液压传动教程第一册 （液压传动与液压元件）
关键词：矫直机，控制系统，矫直顺序控制
前言
湘钢宽厚板厂冷矫直机于2008年投产，冷矫直机都是西马克的WBR 220/240*3800/9-5E型矫直机，相关参数：宽度范围为1000～4200mm。长度最长为22000mm。厚度范围8～50mm（矫直厚度依据屈服强度确定），冷矫直最高温度不允许超过100℃，本文分析已有矫直机的顺序控制，以及对矫直机的优化控制功能。
一、矫直机控制系统
过程控制网络可以分为三个层次，从上到下依次为信息管理层、过程监控层和现场设备层。信息管理层将整条产线上的单机设备的产品信息加以汇总，分析，然后形成报表；过程监控层主要用于监控单机设备的运转情况，保证操作人员对设备的有效监控；现场设备层主要用于对单机设备现场控制，实现设备功能。
矫直控制网络，见图1。L2、L1、L0分别为信息管理层！过程监控层和现场设备层。矫直机预设定辊缝模型放在模型服务器中，为矫直机辊缝提供预设定值，见图2。
按功能划分，矫直机现场设备层主要包括两部分：主传动控制和电液伺服控制。主传动控制通过PLC控制变频器，从而实现电机速度控制。电液伺服控制主要用于实现位置控制。
二、冷矫直机矫直顺序自动控制
1.矫直条件与矫直顺序概述：
①液压系统正常工作，润滑系统正常工作（Media OK）；传动正常工作（Drive system OK）；冷矫直机本体四个光栅正常工作。
②半自动模式，输入待矫直钢板矫直信息，并且确认。
③如有翘头，则需调整压下辊，手动自动调节均可。自动情况下，直接输入需要摆的位置；手动情况下，则点击上下按钮，到期望位置。
④对待矫直板进行对中，对中完成后，点击启动按钮，会自动把板子送到冷矫直机一号光栅位置，送板之前系统会检查矫直机是否被占用（Leveler free）。并且会发信号：对中完成（LCD position OK）；除尘装置位置正常（Dust collector OK）；请求冷矫接受板子（Plate take over）；请求冷矫速度为主（Speed request）。
⑤此时，开始矫直灯闪烁，一切准备就绪后，点击启动矫直按钮，冷矫直机会自动启动矫直顺序控制。冷矫直机会发指令给主传动和辊道：给定速度（Reference speed）；给定速度使能（Speed OK）；矫直机本体位置正常（Leveler OK）。
⑥使能相关控制，包括：动态辊缝调节（DSC）功能；启动负载平衡，冷矫会发负载平衡使能信号，指定主从以及负载分配参考数值给主传动；穿带完成后使能弯棍缸。
⑦一道次矫直完成后，操作工决定反向矫直或者传输。如果选择反向矫直，矫直顺序会重新启动，此时所有的单辊位置都会反向摆，由冷矫一级内部程序完成，矫直步骤与顺序完全等同正向矫直。如果选择传输，首先矫直机会摆到传输位置包括主缸以及所有单辊，并且发送传输指令给首自信，首自信会一直等待，等Leveler OK，也就是矫直机摆到传输位置，然后传输出矫直区域。一旦点击传输，钢板信息会自动删除，如需重新矫直需要将矫直机辊缝打开，手动送到入口侧，然后重新来过。
三、冷矫直机矫直顺序的优化
冷矫直机投产以后，发现操作人员非常的抗拒冷矫使用半自动矫直，平时一般是使用手动矫直，手动矫直会来带几个隐患：
①物料跟踪程序未启动，系统无法判断钢板的位置，导致弯辊无法保障在矫直机带钢情况下动作，必须在钢板进入矫直机前预先设定好弯辊的值，这样会对上辊缝横梁以及弯辊缸带来很大的冲击。
②操作操作人为的通过摇杆操作主电机，主电机未实行主从控制，每台电机启动停止无法保障统一性，对钢板的矫直效果带来影响。
③未进入半自动矫直顺序的情况下，矫直力的保护无法激活，实际矫直力大于期望矫直力的120%后，辊缝将不会自动往上抬，对矫直辊的保护缺失。
④增加了操作人员的操作，增加了操作失误的概率。
为了实现冷矫直机完全的半自动操作（全自动和半自动操作的区别在于钢板信息的来源，由于冷矫线钢板来源比较复杂，所以半自动更符合现场操作的实际），通过调查发现，操作人员抗拒使用半自动操作的原因主要是操作太繁琐且效率太低，调试阶段由于冷矫直机ABB控制部分和TCS控制部分为两家单位调试，在信号交换的切入点调试不理想，在启动矫直顺序时需要ABB给TCS发送钢板交换信号，同时又要保证物料跟踪同时交给TCS，为保证物料跟踪准确性，ABB在把信号交给TCS前重新对物料跟踪进行了校验，校验费时间且把钢板后退运行，从而使得效率大大降低。
通过调查分析，查找到原因以后，首先进行的是控制的优化：
①去除ABB辊道的物料跟踪，ABB辊道只需要给发送TCS发送钢板交换信号就可以了。
②TCS自己判断钢板的物料跟踪，通过钢板对中后缓慢（辊道的速度0.2m/s）到达1#光栅位置从而确定钢板的头尾部位置。
③钢板头部位置到达1#光栅位置后马上激活TCS的控制顺序，使得控制进行正向矫直阶段。
④优化操作人员的操作，控制面板上增加1按钮，一键操作就实现矫直机进入矫直顺序。
三、结语
高性能矫直机可提供主传递控制、辊缝控制、弯辊控制和其它辅助控制等，这些控制手段可基本满足矫直质量的使用要求，但在实际生产中，弯辊控制对矫直质量的影响不显著，这表明矫直机弯辊模型还需要进一步改善和提高。通过冷矫直机自动控制的优化有助于减少操作工的劳动强度并提高生产效率，同时更为有效的保护设备的稳定运行。达到了一定的经济效益。
参考文献
【1】崔甫，矫直原理与矫直机械，2005，冶金工业出版社
【2】基于OPC技术的自动化软件的研究，李梁，2003，2
【3】陈磊，从现场总线到工业以太网的实时性问题研究， 学位论文，2004，5
【4】吴爱国，李长滨，工业以太网协议EtherNet/IP，计算机应用，2003 23（11）
【5】谢霄鹏 2050热轧精整厚板矫直机控制模型实现关键技术研究 学位论文，2008，1
【6】力士乐（rexroth）液压传动教程第一册 （液压传动与液压元件）