TCS工艺控制系统在自动辊缝调节中的应用

摘要：以TCS在包钢轨梁厂百米高速钢轨万能轧机自动辊缝调节中的应用为实例，介绍了TCS的组成、基本功能、通讯方式、硬件配置及软件实施方法，提出了通过对电液比例伺服阀的控制，来实现对液压缸的控制，进而通过对轧辊的控制来实现对辊缝的调节。

关键词：工艺控制系统；辊缝；控制

中图分类号：TG333 文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2013）01-0273-02

1 引言

TCS是工艺控制系统的缩写。在目前国内的H型钢生产线中，TCS是应用比较广泛的一种系统。TCS系统是一种高级的工艺技术控制系统，主要通过辊缝自动测量和液压辊缝控制，来配合P L C完成对T M精轧机的控制，以完成对H型钢的轧制。

2 TCS的组成

TCS主要由两部分组成：HGC（液压辊缝控制）和AGC（辊缝自动测量控制）。

2.1 HGC

HGC是一个位置闭环控制系统。液压辊缝控制是通过伺服阀来调整轧辊，具体构成如图1所示，上辊、下辊、立辊分别由两个液压缸控制，每个液压缸又由2个伺服阀控制，在底辊轴向方向上还有一个轴向调节的伺服阀。

HGC的控制原理如图2所示。为了提高系统的响应速度，缩短响应时间，HGC中的控制方式采用比例（P）调节。TCS对连锁阀和泻压阀的控制是通过网络来传输的信号。对连锁阀的控制是通过PHONIX模块实现的；对泻压阀的控制是通过ET200模块实现的。

2.2 AGC

AGC控制系统是通过现场MTS位移传感器采集数据，得到液压缸的行程，然后进行数据分析计算、数据运算补偿，从而得到合适的产品轧制尺寸。在产品轧制过程中，每侧的轧制力不同，所以机架变形也不同，因此同时用4个AGC进行调整，分别为H-os，H-ds，V-os，V-ds。

AGC控制有两种模式：静态AGC和动态AGC，在轧钢过程中，可以进行选择。

2.2.1 静态AGC

在校准的时候，进行变形曲线的测量，由此得出一条变形曲线。根据轧制表中的轧制力就可以知道机架的变形量，对此变形量进行预补偿。

2.2.2 动态AGC

动态AGC是一个带有压力反馈的控制系统。在实际轧钢过程中，由于轧制速度、撞击及轧件成分等因素的影响，在轧制过程中机架的实际形变量和预期的轧机形变量不同。在轧钢过程中，通过现场检测元件进行数据采集，测得实际的轧制力，并且与预期的轧机形变量进行比较和计算，得出两者的变化量，然后根据该变化量矫正辊缝值，以便更精确地进行实时轧制。

AGC操作模式的选择：AGC的选择开关在configuration/switch中。在轧钢过程中，理论上讲静态AGC和动态AGC都可以单独选择关闭模式，但是只有在静态AGC开启以后，动态AGC才可以启动。在实际轧制过程中，由于内、外部环境等诸多因素的影响，容易导致成品钢和目标尺寸之间存在一定的差别，只有AGC两种模式都开启的情况下，才能够更好地保证产品的尺寸，提高轧制精度和轧制效率，所以通常采用动态A G C和静态A G C双向选择的模式。

2.3 HGC与AGC的关系

正常情况下，HGC是位置闭环控制，只有在校准的过程中，有些步骤才用到力的闭环控制，HGC与AGC的关系如图3所示。

3 TCS硬件配置及通讯

TCS硬件配置如图4所示，通讯方式如图5所示。

4 TCS应用软件

TCS软件结构如图6所示。TCS共有3台计算机：开发机EDAS和用于程序控制的IPC。开发机上使用的软件为probas MP 2.04版本，控制程序通过编程软件LogiCAD生成。LogiCAD是一个以IEC1131标准为基础的用于控制操作的编程工具，带有一个图形用户接口，在LogiCAD下生成的控制程序转换为“C”码并下载到计算机。系统提供WinHMI软件用于控制系统的参数化，编辑设备常数，校正控制参数并显示工艺数据。IPC配有Windows-RTX操作系统，控制程序在该操作系统下运行。EDAS：提供PDA软件用于工艺数据的快速采集和记录，该软件允许采集的模拟工艺数据多达128项，保存周期约5ms。

参考文献：

[1] 张怀勇.西门子自动化系统实战S7和PCS7应用实例[M].北京：人民邮电出版社，2007.

[2] 苏昆哲.深入浅出西门子WinCC V6[M].北京：航空航天出版社，2005.