厦门西门子授权代理商通讯电缆供应商

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1 引言

安钢高速线材机组是目前国内装备水平和自动化控制水平的线材生产线之一，于2001年7月热负荷试车成功，高速区轧机设备采用美国摩根新的模块化轧机设备，8架NTM+4架RSM配置。高线机组整条生产线的年设计生产能力45万吨，设计终轧速度120m/s,保终轧速度115m/s，该生产线的重要特点是设备众多，设备布置点多面广，生产节奏快，控制精度要求高。在其基础自动化控制系统中，配置了五台西门子SIMATIC  S7—400型PLC分别完成

PLC1：加热炉区各段辊道的速度控制和顺序控制等；PLC2：包括CONTROL和SHEAR两个CPU，分别完成1#2#夹送辊，粗轧机中轧机的速度调、整微张力调整，1#2#飞剪及1080mm切分剪、碎断剪的控制，预精轧机的速度及其活套控制、故障诊断、动态速度补偿及联锁控制、轧辊控制等；PLC3：精轧机，减定径机，3#夹送辊，吐丝机，STM冷却线及其风机等；PLC4：集卷筒及联锁控制，P/F线，称重等；PLC5：液压站，润滑站等辅助设备。

2 1080mm切分剪在生产过程中出现的问题

1080mm切分剪位于NTM精轧机前，剪轴安装于1080mm垂直上，并且用于切头、切尾、头部采样、尾部采样，故被称为1080mm切分剪。1080mm切分剪是轧件进入成品机架的后质量屏障。其工作如果不稳定，如在切头切尾时发生多切或切头切尾长，会直接造成轧线堆钢，形成严重工艺事故，处理起来费时费力，并产生过量中间废，降低成品产量；其如果在切头切尾时发生不切或切头切尾短，则会使进入成品机架的轧件质量得不到，仍会使轧线造成严重堆钢工艺事故。因此，保证1080mm切分剪工作稳定是轧线进行正常工作的重要前提。

自投产以来，1080mm切分剪在生产过程中频繁出现误动作，表现为多切、少切或不切及现象，由此而导致的热停机时间平均每月高达5：30，并且切头切尾长度一直不稳定，成为制约生产的一大难题，直接影响到高线机组的产量和质量，也直接制约了高线机组效益的增加。

3 1080mm切分剪误动作成因分析

3.1  1080mm切分剪动作特点

1080mm切分剪传动比1：1，下位剪轴直接由135KW交流电机拖动。电机由公共直流母线供电方式下的逆变器驱动。这是一个电气起—停式飞剪，对于每一次剪切，飞剪将从静止（90度位置）加速转过255度达到剪切位置(345度)。当一次剪切完成后，飞剪停止并且片通过一个位置调节器自动运动到停止位置。在剪切周期之间，位置调节器将保持飞剪在停止位置。每57秒剪切两次。两只钢坯间隔时间5秒，

（1）1080mm切分剪前的切头尾HMD启动跟踪系统用于切头尾，当轧件头部到达切头尾HMD时启动跟踪定时器，直到头部到达导向器位，剪刃才能到达剪切位置。

（2）1080mm切分剪定位：0度=垂直剪切位置；30度=剪切完成，开始停止；90度=停止位置。电动释放制动器安装在电机上，制动器只用于夹持，不用于停止。通常钢坯有5秒左右间隔时间，传动位置调节器在剪切周期之间将保持飞剪在停止位置，并且制动器一直处于释放状态并且不操作。

（3）通过飞1080mm切分剪的轧件大速度=16.7米/秒，小轧件速度=5.1米/秒，由于咬入角的原因， 1080mm切分剪以快于轧件3.5%的速度运转以匹配轧件速度。

（4）1080mm切分剪运行顺序：以下是预设运行顺序的说明，数据是根据1080mm切分剪及电机的速度295RPM进行计算的：

·刃垂直和啮合的位置是0度位置。

·在两次剪切之间，1080mm切分剪保持在90度停止位置。

·当1080mm切分剪接到剪切信号时，1080mm切分剪在0.25秒内以1.94每单位的平均扭矩在255度范围内加速295RPM。

·在大约345度的啮合角处，刃接触到轧件并开始剪切。

·在0度位置，定位系统发出信号表明剪切已完成，在1080mm切分剪速度时有一个微小的速降可不计。

·在30度，定位系统发出信号，剪刃离开轧件，发出信号，通过回馈制动使驱动停止。

·1080mm切分剪在0.25秒内255度范围内以1.94每单位的平均扭矩减速到停止。

·1080mm切分剪转至285度位置停止。

·1080mm切分剪将反转从285度到达90度停止位。

·当1080mm切分剪已被定位到90度停止位置时，位置调节器将持续使1080mm切分剪在剪切周期之间保持在此位置。

通过以上描述，我们明确了解到1080mm切分剪的动作特点是快速响应、瞬时起停。

3.2  1080mm切分剪误动作成因分析

1080mm切分剪的快速响应、瞬时起停特性要求该设备的电控系统性能十分稳定，系统响应快速，信号传输准确无误。而1080mm切分剪在生产过程中发生的误动作恰恰正是控制系统不稳定造成的。         

1080mm切分剪控制系统控制链路上包含了逆变器控制回路、给1080mm切分剪发起停信号的热金属检测器、光电信号耦合器、编码器及编码器电缆、轧线S7—400PLC等众多数字化电气元部件。控制信息在这条复杂链路上采集、传输、转换、处理、使能过程中发生的任何微小差错都会导致控制的失败。

（1）信号跟踪系统原因。从原理分析，1080mm切分剪发出剪切动作的信息源于给1080mm切分剪发起停号的热金属检测器（HMD），如果HMD有钢信号在信道中传输时受到外来电磁干扰造成信号丢失或多发，1080mm切分剪则会不切或多切，终造成堆钢严重工艺事故。

（2）PLC控制系统的原因。如果HMD检测到轧件头部到来后发出的有钢信号经信号电缆传输到轧线PLC2后，SHEAR和CONTROL两个CPU交换和处理数据的时间不稳定，则会造成切头切尾长度不稳定。

（3）交流传动系统的原因。如果1080mm切分剪交流传动系统装置CUVC和T300工艺板工作不稳定或参数设定不当造成飞剪不能按照工艺设定动作执行，同样会造成切头切尾长度不稳定。

（4）1080mm切分剪位置跟踪系统原因。1080mm切分剪运行位置检测是由瑞典LINE&LINDE公司生产的增量型编码器（ART NO：860900220）完成，该型编码器是一种角位移和角速度测量元件，可以直接将角位移或角速度转变成相应的脉冲序列信号，在检测物体的位移和角度等方面有着广泛的应用。该编码器有A、B、Z三相信号输出，Z相信号每转一周输出一个脉冲信号，用于编码器的初始定位，A、B两相输出的信号波形相同，只是在相位上相差90度，我们利用A、B两相信号的相位差来判别编码器的转向和实现对编码器的计数。

从1080mm切分剪运行顺序我们知道，1080mm切分剪的定位是靠编码器在0度位置发出信号表明剪切已完成，定位系统通过回馈制动使驱动停止。在此过程中，位置调节器对飞剪的准确定位起着决定性作用。如果在此过程中，控制系统连续收到零位信号或零位信号在该来时不来，位置调节器将连续进行调整或不进行调整，反映在轧制过程中即是多切、少切或不切。通过分析我们知道，零位信号连续到来或在该来时不来现象的产生源自编码器零（Z）通道信号在外部电磁干扰下发生了信号误发或丢失。

4 1080mm切分剪误动作对策

几年来，高线机组电气技术人员对1080mm切分剪在生产过程中出现的这些问题进行了反复观察、研究和分析，并认真解析了基础自动化系统庞大复杂的程序结构，终决定对1080mm切分剪这一具有大程序结构的复杂的洋设备控制系统进行优化并拿出数套方案进行实验室，后将优方案分步实施于生产现场。经过努力，于2005年3月系统优化完成。经过一年来的现场运行证明，此次技术改造获得了成功。

4.1 1080mm切分剪主程序的改进

在1080mm切分剪CFC-ENG00-S7/PM/SHE/MAIN/DCSHMAIN主程序中增加DB760数据块，以通过MPI网实现CONTROL与SHEAR两个CPU间重要数据的快速交换，如轧件头部、尾部跟踪信号，自动堆钢信号，轧件碎断信号，轧件的头部速度数据，剪切完成信号等，以提高系统的快速反应性。 

在1080mm切分剪CFC-ENG00-S7/PM/SHE/MAIN/DCSHMAIN主程序中增加FB1053功能块，以实时修改头部速降补偿值，稳定切头长度。

在1080mm切分剪CFC-ENG00-S7/PM/SHE/MAIN/DCSHMAI主程序中增加FB1054功能块，以修改剪切信号宽度，增加信号滤波功能，增加抗干扰能力，从软件角度杜绝信号误发可能，多切现象。

4.2 优化传动系统参数

1080mm切分剪传动装置采用西门子6SE7033-5WJ60型逆变器，其内配置的CUVC电路板负责传动系统的优化运行，配件板T300负责1080mm切分剪的工艺定位，

1080mm切分剪要求快速起制动、突加负载动态速降小的动作特点要求传动装置运行稳定，我们通过优化系统P、I调节器的相关参数以保调速系统的良好动态跟随性能和动态抗扰性能（包括抗负载扰动和抗电网电压扰动）。

4.3 增强控制系统信道的EMC能力

电磁兼容性（EMC）定义的是一台电气设备在电磁环境下不产生令其他电气设备不可接受的电磁干扰的情况下，令人满意的工作能力。即不同的电气设备不应互相影响。EMC是由与设备相关的两个特性而决定的，即干扰辐射和抗干扰性，各类电气设备既可能是故障源，又可能是干扰接受器。一个设备可能不但是故障源，而且同时也是受干扰设备。如果故障源没有反过来影响干扰接受器的正常功能，则存在电磁兼容性，干扰源通常是指功率电子设备并有很大的功率消耗，为了减少干扰辐射需要复杂和昂贵的滤波器，干扰接受器尤指控制设备和传感器，包括计算电路，增加这些低耗电设备的抗干扰能力通常比较容易和。因此在工业应用环境中，增加抗干扰能力比减小干扰辐射常常加经济有效。根据此原则，我们选择了增强控制系统信道抗干扰能力的方法来提高信号跟踪性。根据电气设备产品标准EN61800—3支配，没有必要对工作网络执行所有的EMC措施，但对要求电子环境下的  

（1）电气设备执行相应的特定的EMC规则：

·避免不必要的电缆长度，以减少耦合电容和电感。

·将备用导线在两端接控制柜地，以增加附加的屏蔽效果。

·如果电缆是紧挨着柜子地布线，相互干扰将较强。因此，柜内的连线不应随便布置，而应尽可能地贴着柜架和安装板，这也适用于备用电缆。

·信号电缆和动力电缆分开布线（避免由于耦合而引入干扰），至少应保持20CM的空间。如果编码器电缆和电动机电缆不能分开布置，那么编码器电缆通过安装金属隔离或安装金属管或者金属槽以实现解耦，金属线槽多点接地。

·数字信号电缆的屏蔽双端接地（源和目标）。

·数字信号电缆应按信号组进行屏蔽。

·数字信号电缆应尽量远离模拟信号电缆。

（2）根据上述规则，我们对提高1080mm切分剪控制系统信道EMC能力进行了如下工作：

·编码器零（Z）通道信号通道从编码器电缆中分离出来，敷设一根单的编码器零（Z）通道信号电缆。这是一项具有到之处的创造。它了人们的常规思维方式，具有开拓性意义。

·该控制系统信号电缆全部采用带纺织层屏蔽的电缆代替原使用屏蔽箔式电缆，因为带屏蔽箔的电缆的屏蔽效果要比带纺织层屏蔽的电缆屏蔽效果差5倍。

·合理选择信号电缆的敷设路径，尽量使敷设路径短，且避开强电磁场的干扰。

        ·信号电缆在敷设过程中尽大努力与动力电缆隔离敷设。

·信号电缆在敷设方向上确实需与动力电缆交叉的，呈直角方式交叉。

·尽量减少信号电缆裸露部分长度。

·信号电缆敷设全程穿钢管，以加强屏蔽效果和电缆的使用。

·信号电缆的屏蔽双端接地。

5 结束语

2005年3月份，高线机组1080mm切分剪误动作对策方案在工业现场投入使用以来，至今已有一年多的时间。在这一年多的时间里，再未发生1080mm切分剪在生产过程中出现误动作的情况，切头切尾长度一直非常稳定，运行效果明显，有力地促进了生产，对高线各项生产指标的完成做出了大贡献，产品产量和质量得到大幅度提高，创造了大经济效益。这对国内同类型机组出现的相似问题提供了一套完整解决方案。

1         引言

真空吹氧脱碳工艺简称VOD，作为不锈钢或者电工钢炉外精炼的一种，在冶金工业得到广泛使用。其原理是利用对真空室进行抽真空，在真空状态下对钢水进行脱气，降低钢水中的[H]、[N]，同时利用钢渣界面反应进行脱硫处理。在大型现代化冶金生产中，VOD钢包处理已成为现代二次冶金的基本手段。

目前典型的VOD双工位的一个流程：装有钢水经过倒渣的钢包运送到VOD处理站，通过行车吊运，放置于双工位真空罐中的一个。自动连接氩气，使钢包开始底吹。净空测量完毕后，真空盖车移动到真空罐上方，降低真空盖直至真空罐密闭。真空罐密封后，真空泵系统开始工作。随着压力的降低，脱碳过程开始。真空度达到200 mbar，氧移动到要求的位置，吹氧过程开始。真空阶段结束时，真空泵系统停止工作，真空罐破真空。然后，真空泵连接到另一个真空罐系统。同时，真空盖移动到此真空罐上，进行另一炉次VOD真空处理。个真空罐继续在大气条件下，做大气微调处理（温度和EMF测量，取样、化学成分调整、钢水均匀化、喂丝操作、软搅拌）。处理终点，氩气底吹停止，自动氩气接头断开连接，行车将钢包吊离真空罐。

2         VOD自动化系统配置及其特点

该自动化控制系统采用开放式系统结构，整个系统分为两级：基础自动化级（L1）和过程计算机级（L2）。

参见图1，基础自动化采用SIEMENS的S7-400作为处理器，采用现场总线PROFIBUS-DP方式与现场操作箱、MCC连接，各个控制器通过Ethernet连接，监控站采用SIEMENS工业PC机，实现数据采集、设备监控、生产管理；设置的Ethernet网供监控系统实现Client/Server结构（该Server为AOD、VOD共用Server）；画面实现以及基础自动化编程采用SIENMENS PCS7作为系统软件。

该系统自动化部分主要的控制功能包括：真空盖车走行、真空盖车升降、真空系统、合金称量、合金上料、合金投入、底惦蚕低场⒀跚瓜低场⒉即鞠低场⒗淙此低场⒉馕氯⊙低场窃低场⑽顾肯低场⒎掀治鱿低车取９碳扑慊糠种饕δ馨ǎ荷导ㄊ占⒏髦直ū砩伞⒔邮苌衔换淖饕导苹⒆饕当曜肌⒅圃毂曜肌⒑推渌の还碳扑慊ㄐ拧⒑湍茉聪低场⒎治鱿低惩ㄐ诺取?/span>

图1 VOD基础自动化系统结构

2.1系统主要特点

（1）系统采用网络化设计，提高了系统响应速度，控制精度，减少故障率。

（2）程序设计采用模块结构，而且采用为本工程定制的驱动程序库，调试简单、方便。

（3）画面操作方便、灵活。Ｌ１画面有监控画面、仪表回路画面、联锁关系画面、网络状态画面、报警画面、趋势画面等；Ｌ２画面有报表画面、分析画面、模型画面等。

（4）电器、仪表、计算机三合一，符合当今发展潮流。

（5）在Ｌ２系统中采用了数学模型，并且把输出嵌入Ｌ１系统，在计算机模式下直接作为一些设定参数。

2.2应用软件设计

应用软件的设计开发采用模块化设计，程序以设备为单位进行程序的开发，减通过一定的连锁将所有的设备串接起来，确保程序的通用性、易读性以及增加调试方便。在应用程序编写中采用专门的驱动程序库，该模块在HMI画面中有相应的操作面板，减少了HMI组态工作，也增加了通用性，减少了画面维护工作。下面以真空度控制和冷却水控制为例说明。

参见图2，真空度控制主要是控制返回真空罐的空气流量以达到控制真空压力的目的，操作方式有自动、手动以及计算机方式。计算机方式指对于处理的钢种，根据工艺要求以及作业标准，数学模型计算出需要控制的目标真空度，并且下达到基础自动化，后者接受到数据以后自动按照接受的数据队阀门及行调解以达到目标真空度；自动方式指真空度的控制由操作员自行设定参数，实现定值控制；手动方式下操作员直接给出阀门开度开控制空气流量。 

图2 真空度控制和冷却水控制

由于对于真空度控制要求反应时间非常高，而且在不同的真空泵开启的阶段真空度设定值相差很大，因此对于真空度控制采用表格加传统控制方式。在计算机方式和自动方式下，根据工艺要求，按照各个真空泵开闭状态以及相对应的真空度范围，建立表格，根据接受的模型计算结果或者操作员设定的数据，比较表格中的数据，选择和设定值自动选择相应的阀门小开度以及开始开度，包括相应的PID参数，送到控制程序中，以便能够非常达到要求的真空度。

冷却水流量控制对于VOD也是非常重要的，因为主要的设备冷却回路全部集中在真空盖上，万一发生泄漏，冷却水将直接进入钢水，将会造成非常严重的事故，因此本工程中对于冷却水回路的控制采用非常严格的策略。在进出口添加温度计以及流量计，根据对进出口流量差进行积分计算的结果和温度的变化来判断冷却水的状态

1  引言

莱钢棒材连轧棒材生产线产品为φ16～φ60mm的园钢和螺纹钢，机械设备从意大利DANIELI公司引进，电控系统全套从瑞典ABB公司引进。轧线配置有18台轧机，平立交替，单线全无扭转轧制；分成粗轧6架、中轧6架、精轧6架共3个机组，每个机组后各带一套飞剪设备用于切头、尾和事故剪切或分段倍尺剪切。主轧线粗、中轧机架之间采用了头部微张力控制系统来控制1#～12#机架间的张力，而精轧机组间采用了活套无张力控制，全线以成品机架的出口速度为基准值，采用逆调速级联控制方式。

2 张力控制的基本原理

为了保证热连轧的正常连续轧制，遵循的基本原则是：机架间金属秒相等。即

    An×Vn=An-1×Vn-1   (1)

式中  An——n架的轧件截面面积

    Vn——n架的轧件出口速度

可以看出，决定金属秒大小的因素，一是轧件截面面积，另一个就是轧制速度。而个因素决定于工艺参数，如孔型道次、辊缝压下量、钢温等，一旦调整好就固定不变，所以只能通过选择和调整不同的轧制速度来满足这一基本条件。从式(1)可以推出对于相邻机架间的速度关系应当满足公式

    Rn=Vn／Vn-1=An-1／An    (2)

式——金属延伸率(或减径因子)，其物理意义可模拟成进入机架n-1与机架n的轧件截面之比。

  然而，在实际应用中，由于轧件受钢温、材质、坯料形状、孔型磨损等扰动因素的影响，无法保证的截面值。这样，为了达到式(2)新的平衡关系，在粗、中轧机组中引入了张力控制的功能(在精轧机组中用活套功能来实现)，得到式

     Vn=Vn-1×Rn(1+Km+Kt)    (3)

式中  Vn、Vn-1-机架n与n-1的出口线速度

     Rn——轧件通过n机架的延伸系数

     Km——手动干预时对n一1机架的速度调整系数

     Kt——张力作用反映到n--1机架的速度调整系数

    同时，根据张力自动调节理论，张力变化与速度变化还具有以下传递函数关系

    δF／A=士Kt／(1+Tts)×δV    (4)

式中  δF／A——轧件上单位面积的张力增量

       Kt／(1+Tts)——放大倍数为Kt，时间常数为Tt的一阶惯性环节

      δV——轧机速度增量

这样，调整张力，就可以协调机架间的速度，从而达到保机架问金属秒相等的目的。

在自动控制算法中，机架n与n-1间的张力是通过测量机架n-1电机的电磁转矩变化量来实现的。因为在轧制过程中．轧制转矩可用下式来

Tm=TT+Tt+Ta+Tf  (5)

式中 Tm——总的轧制力矩

     TT——轧件金属压下量所需的轧制力矩

     Tt——张力所产生的力矩

     Ta——加速力矩

     Tf——机械摩擦等所产生的附加力矩

在稳定轧制状态下，Ta=0，若进一步忽略Tf，则

    Tm=TT+Tt    (6)

其中Tt与工艺参数有关．如孔型道次、轧制压下量、钢温、材质等，一旦确定，应为常数，则

  δTm=δTt=(D/2)×δF=i×η×δTm¹即

    δF=(2／D)×i×η×δTm¹    (7)

式中δF——机架间张力变化量

     D——机架有效辊径¹

     i——减速箱速比

    η——机械传动系统效率

    δTm¹——主电机上轴输出转矩

由式(7)可见，在一定的条件下，从电机的输出转矩变化量上就可以推算出该机架所受的张力变化。(注意：对于式(7)中机架n与n-1间的张力变化，所有参数总是以机架n-1为研究对象)。

同时，在自动控制算法中，粗中轧轧件头部微张力控制是以下列概念为基础的。

(1)后张力变化对传动转矩的影响比前张力小2～4倍。即后张力对转矩作用较小，这就意味着：对于变化的速度关系，下游轧机比上游轧机的转矩变化来得小。这一结论也就说明在大多数情况下，即使控制系统已记忆了下游轧机压下量所需的转矩，该控制系统仍能继续进行速度关系的校正，也就是说当轧件被咬人n+1机架前，n机架与n-1机架问的速度校整不会影响到该机架电流检测的准确性。

(2)轧件进入下游轧机前，上游轧机转矩相当于该机架辊缝压下量所需的转矩，未受其它临时性力矩的干扰影响，即式(5)中定Ta和Tf为零。

(3)轧件一旦进入下游辊缝，上游轧机转矩的一切变化，均是因不恰当的速度关系产生的推力或拉力所引起的。这一定是基于温度、摩擦力和压下量情况不影响轧制转矩的变化为前提。其实，材料的头部微张力控制只是在进入下游机架避开

出口导卫摩擦的影响后，仅在短时间内起作用(典型值为4 s)。关键的是无临时性转矩干扰，或者干扰可以被包括在表示压下量的转矩之内。否则，当这些临时性干扰消逝时，控制系统就认为是机架间产生了拉力或张力。

3.1 LDTRQ(kN·m)

此值为上游机架n-1电机的电磁转矩，由MP200 PLC可编程控制计算机的

COM—CVI通信执行元素通过Master Bus 90通信线向DCV700直流电机数字控制系统直接读取。

3.2 TORQFILT(kN·m)

此值为3.1项的力矩LDTRQ经过滤波后的力矩值，滤波时间常数为TRQFILT(s)，由用户设定，一般为0.5s。因为PLC计算机中，程序执行周期为200 ms，故400 ms以下的滤波时问将不会使滤波器起作用。此滤波器对于由短暂加速力矩或临时性干扰力矩所产生的高频噪声是有帮助的。

3.3 TCC(N／ram2)

TCC=TORQFILTXTCONST

式中，张力常数TCONST=i X 2×1000000／(D×A)

其中i一轧机减速箱速比

    D——轧机有效辊径，mm

    A——轧件平均横截面积，mm2

对照式(7)，此值应为轧件单位面积上的张力值，然而t当轧件头部咬入n机架前，这个机架n-1与机架n之间的张力如何理解呢?其实．此时刻前这个经由电机电磁转矩转化后的TCC值，并不代表机架间轧件的实际张力，只不过是轧件经过n-1机架时，为了保证此轧件得到所规定的压下量所需要的转矩值，即式(5)中的Tt。

3.4 TMEM(N／mm2)

此值为记忆转矩的存储值，是出现在轧件头部进人下游n机架辊缝前的固定且较短时间的报警距离的力矩值。报警距离WL3由用户设定，原则是避开由进口导卫等所产生的临时性干扰的情况下，离下游机架n轧机尽量靠近．这样所记忆的TMEM值能反映出坯料余下部分所需的力矩值。

3.5 TACT与SP(N／mm2)

TACT=TMEM-TCC

此项中的TACT值可理解成为一个抵消了材料金属压下量所需转矩后的力矩差值。根据自动控制算法中MTC系统的基础概念：当材料咬入下游n机架后．上游

n—l机架转矩的一切变化均是因不恰当的速度关系所产生的推力或拉力所引起的。即此变化值就是代表了轧件从n—l机架的自由轧制状态至轧件被咬入下游n机架后所产生的机架间的张力值。

   SP为Advant Station 520操作室画面中显示的张力值，供主操作人员判断分析之用。

3.6 TDEV(N／mm2)

TDEV=-TACT+TREF

即张力基准值TREF与张力信号TACT相叠加产生了控制信号的偏差值TDEV。张力基准值TREF由操作者设置，一般为0到2N／mm2，以补偿因钢坯后部温度的下降而增加的金属物流量。张力基准值为正号代表机架间增加拉力，反之负号则代表增加推力。

3.7 TINTG

TINTG=TDEV×TIGAIN，且受逻辑开关信号L3的控制。其中，TIGAIN为由用户定义的张力积分增益系数，此值一般情况下须小于或等于0.0001，若轧机间距大于5 m，则此值取较低值。此值在MTC调试中为关键值，须从实践中探索得出。根据经验，此值的设置依据为：在正常连续轧制中，轧完5支坯料左右，在MTC的正常控制作用下,使尺因子基本上能从设计理论值转换成实际需要的R值。而逻辑开关信号L3受下列两个用户参数控制：DELTTC(s)及MAXTTC(s)。

 参数DELTTC(s)表示坯料喂人下游n机架后,过多长时间使MTC开始作用。此参数的目的是避开下游n机架出口导卫摩擦转矩而引起的干扰以使张力得到充分形成．一般设置为0.5s。

参数MAXTTC(s)表示MTC作用于坯料的时间，过了这一段时间之后，沿钢坯的温度分布情况或许已经改变了正常压下量所需的转矩，使记忆值MTEM失去意义。一般设定MTC的控制时间为4s。

应该说明，根据PI调节器的性质，控制信号偏差值TDEV用以校正轧机的速度关系，对尺因子的积分型控制校正是性的，而对上游传动的比例速度校正是暂时的。一般情况下，张力比例增益TPGAIN设置为0，只有当机架问距较大时，为了让MTC系统作用前在机架间及时过剩轧材的松驰时，才设置TPGAlN参数。

3.8 TINTG与R因子的关系

其关系简化图如图2所示。

                        图2 TINTG与R因子关系图

其中，ESLOPE为用户设置参数，为一经验值，如ESLOPE=0.030dR／Ts，即表示每秒钟R因子改变量为3％。ACF为微张力自动控制标志，其输出特性相当于逻辑信号L3。HLIMT、LLIMT分别为R因子的高、低限制值。Vmax为轧机大出口速度，对每一机架都有一个对应常数。

TINGT与R因子的转换关系由MP200PLC计算机中程序模块SET—R元素来完成，也就是对式(4)的一阶惯性环节数学模型的实现。这样，MTC系统从轧机电机转矩的变化中得到张力值TACT，与张力基准值叠加后产生了张力控制信号偏差值TDEV．经过斜坡元素转换成了积分型的R因子变化值，再由轧机速度级联控制系统，按照式(4)重新分配上游机架的速度基准值，使上游机架的速度得到了很好的控制．从而使机架问张力值尽可能减小，这就是自动控制系统中微张力控制的基本流程和逻辑。

4  MTC(微张力)系统应用时的有关注意事项及实行MTC的意义

    要保证自动控制系统物料跟踪的正常功能，这对于轧线上用于检测坯料位置的热金属探测器(HMD)的准确响应是其重要的，要做到定期检查和维护，一旦出现头、尾等报警信号严肃对待。因为任何自动控制均需要正确工作的传感器，对MTC也一样．一个错误的HMD信号会产生对钢坯头部和尾部的不正确跟踪而使功能失灵。同时正确设置辊径、孔型修正系数和随着辊缝压下量的调节而及时修改出口坯料的横截面积等工艺参数也是必要的。

尽量避免临时性干扰所产生的力矩叠加到MTC作用的时段中，这对正确安装轧机进出口导卫有一定的要求；同时在遇到异常的轧制条件时，如遇到黑头子、冷钢或不规则坯料等应马上手动MTC系统，以保证正常轧制时良好的R因子状况。

由于MTC仅作用于轧制坯料的头部，对于钢坯中、后半段由于温度不均匀而产生的红坯尺寸波动MTC系统无能为力，故应尽可能提高加热质量，避免钢温的大幅波动。

对于钢温均匀变化的状况，可用MTC得到较好的校正。即当红坯钢温均匀减小时，会形成机架间的推力·此时可增大一点张力基准值，以逐渐增加的金属秒；反之，则需要减小一点张力基准值。

5结束语

的电控系统缩短了试轧时间，提高了轧机的生产能力。一般情况下，在换品种后，连续轧制3到5支坯料，用MTC系统能很方便地把设计时的理论R因子值自动优化到实际轧制时的R因子值，避免了较长时间的试轧过程，提高了轧机的生产能力。

同时，提高了产品质量，减小了主操作人员的劳动强度。虽然理论上认为，粗中轧机的红坯尺寸波动在经过精轧机组的活套无张力控制后可以。但是，在实际应用中仍有一部分未能，这必定会影响成品尺寸精度，同时若尽寸变化过大，可能还会在头部或尾部造成折叠或耳子。所以正确使用MTC功能，保持微张力轧制．以控制好粗、中轧机组每道红坯尺寸，对改善产品的通条性能，提高产品尺寸精度是很有帮助的。特别是在轧制较大规格产品，只使用较少数量活套或不使用活套时，MTC系统对产品质量显得尤为重要。