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[摘 要]冷轧带钢作为钢铁产品中的重要一员，对其进行自动化检测和控制，是提高冷轧带钢性能及其成材率的主要手段。其中的平直度参数是衡量冷轧带钢性能好坏的重要指标，因此可以通过对平直度的检测来调节轧辊的工作情况，实现优质带钢的生产。本文提出了整个平直度仪的设计方案，对控制系统的硬件进行了设计，具有精度高、成本低、易于自动化控制等优点。
[关键词]平直度 压力测量 数字信号处理器
中图分类号：F401 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）22-0015-01
一、研究背景
冷轧产品是广泛用于国民经济各部门的重要原材料。带钢的产品质量主要用板厚、板形、组织性能和表面质量等指标来衡量。轧制过程涉及大量非线性因素，板形受诸如轧制力、轧辊原始凸度、弯辊力、轧制速度、温度分布及来料状况等因素影响。而且，轧制过程的动态特性使得研究中难以考虑所有的影响因素。因此，板形系统的研究相对于其它系统进展较为缓慢。
冷轧生产线的特色是减薄，最薄板带可以轧到0.4mm厚，这也是该生产线的优势所在。如何发挥这个优势，提高其产品在市场上的竞争能力，一个很重要的方面就是提高产品质量，降低生产成本。带钢平直度是由RM312多功能仪测量的。自投产以来，由于RM312射源温度和板型模型计算软件的问题一直未连续投入，在测量较薄板带（1.0以下）时会出现计算不准、甚至不计算现象。目前薄规格轧制数量不断提高，多功能仪测量平直度无法满足生产要求的需要，需新增一台高测量精度的平直度仪以及完善现有的板型控制程序，使得反馈板型控制功能能够连续稳定的投入到该生产线的减薄生产中。本文通过对生产线板形控制模型及其参数的优化，来大幅度地提高板形质量，同时简化工艺过程，降低生产成本。
二、系统优化总体思路
分为系统的改造和模型的优化、功能完善两部分。
1、系统改造：包括IRM平直度仪本体和电气柜安装的安装调试，一级PLC系统数字及模拟量输入、输出量建立，CLASSIFY程序和平直度仪与二级接口通讯的研发优化。
2、模型的优化、功能完善。
板型控制思路：轧制力ASC应用于F4和F5， F1至F3的学习值主要为操作工的手工调节量；同时F5投入自动反馈控制。
模型程序的优化：修改板型长期自学习和短期自学习的学习方法以提高学习精度；修改弯辊力设定的方式，表值的方式更直接更方便修改；修改相关模型的参数值，调整板坯跟踪，修改张力增益和卷取的部分设定值，扩大部分极限值，使板型控制更精确。
模型质量评估系统的建立：通过采集实际的各种与板型控制有关的数据，形成曲线图，对应每个时刻控制板型的过程能清楚地看到调整的大小和范围，为参数调整提供依据。
三、技术方案与创新性成果
1、技术方案
首先是平直度仪的安装调试
其次增加一级PLC系统与平直度仪的接口通讯。
最后增加平直度仪与二级控制系统的接口通讯和模型程序、参数的修改、模型质量评估系统的建立。
（1）平直度仪与现有二级控制系统的接口设计。
（2）增加平直度仪的主机名、ip地址端口号址以及服务名和通讯进程名。
（3）根据二级系统功能要求增加报文两条：
HEALTHY（健康）信号： Alive 其中Transaction code ： （2A010001）
设定信息报文 ：F5FG_SETUP其中Transaction code ： （012A0001）
（4）中间件（MiddleWare）层的修改：
对MiddleWare相应程序重新编译；生成用于自动连接并在平直度仪和过程控制系统之间收发数据的进程，ALPHA_LAN03_22.EXE和ALPHA_LAN04_22.EXE，设定进程优先级为26；
对二级系统ONLINE 机中DSA3：[EXECUTE.MW.CFG] 目录中配置文件 LANIFDEF.TXT、LANIFDEF.SIM和LANIFDEF.HON进行重新配置，增加对平直度仪配置；
（5）模型部分
板形设定是指通过对轧机压下、弯辊及窜辊（CVC）抽动量或上下辊交叉（PC）的设定，使带钢轧出后能获得要求的成品断面形状和平直度。但板形设定模型只能保证带钢穿过精轧机组后的头部板形，带钢全长的板形（凸度和平直度）需要相应的自动板形控制模型（ASC）、动态凸度控制模型（DDC）和带钢楔度控制模型（SWC）来控制。为了改善带钢平直度和凸度ASC/DCC利用轧机弯辊和交叉角执行一些动态控制，带钢楔度控制利用传动侧和工作侧的楔度来校正辊缝。
2、创新性成果
（1）二级过程控制系统与平直度仪设定数据报文通讯的建立。关键在于通讯接口的定义和通讯协议的制定。
（2）板型所需平直度数据挖掘。板型模型通过筛选分析平直度仪采集的实际结果数据来自动调节弯辊力和PC角，实现板型的自动控制。
（3）模型自适应系统的优化。根据板型控制的需要，修改了部分模型程序和参数。
（4）建立完善的模型质量评估系统。通过采集大量的板型控制相关数据，绘制成图表，使自动控制的整个过程一目了然。
四、主要技术创新点
1、二级控制系统与平直度设定数据报文通讯的建立，板型所需平直度数据挖掘，模型自适应系统的优化。
2、一级的控制程序优化，使得实际检测的带钢平直度能够投入到FBK-ASC控制中，以改善产品板型。
3、模型质量评估系统的建立：通过采集实际的各种与板型控制有关的数据，形成曲線图。
五、实施效果
平直度仪与板型自动控制的的投入使用，大大提高了模型的设定精度，板型得到了有效地控制，增强了板型控制的稳定性。完善了模型的自适应系统，扩展了板型的控制手段，提高了平直度自学习的能力，增加了针对板型的策略表优化和操作介入优化。使产品质量得到进一步提升，提高了市场竞争力。
经过一年的投入使用，过程控制系统与平直度仪的通讯稳定；产品板型完全达到公司要求的标准。
参考文献
[1] 李爱莲，郅晓明，周鑫.冷轧带钢的板形检测[J].包钢科技.2011（04）.
[2] 姚震，郭钟宁，张永俊，李远波，唐勇军.旋转式变压器在超声加工中的应用[J].机床与液压.2011（15）.
[3] 杨利坡，于丙强，孙亚波，王军生.冷轧带钢在线板形信号补偿技术及工业应用[J].机械工程学报.2011（12）.
[关键词]平直度 压力测量 数字信号处理器
中图分类号：F401 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）22-0015-01
一、研究背景
冷轧产品是广泛用于国民经济各部门的重要原材料。带钢的产品质量主要用板厚、板形、组织性能和表面质量等指标来衡量。轧制过程涉及大量非线性因素，板形受诸如轧制力、轧辊原始凸度、弯辊力、轧制速度、温度分布及来料状况等因素影响。而且，轧制过程的动态特性使得研究中难以考虑所有的影响因素。因此，板形系统的研究相对于其它系统进展较为缓慢。
冷轧生产线的特色是减薄，最薄板带可以轧到0.4mm厚，这也是该生产线的优势所在。如何发挥这个优势，提高其产品在市场上的竞争能力，一个很重要的方面就是提高产品质量，降低生产成本。带钢平直度是由RM312多功能仪测量的。自投产以来，由于RM312射源温度和板型模型计算软件的问题一直未连续投入，在测量较薄板带（1.0以下）时会出现计算不准、甚至不计算现象。目前薄规格轧制数量不断提高，多功能仪测量平直度无法满足生产要求的需要，需新增一台高测量精度的平直度仪以及完善现有的板型控制程序，使得反馈板型控制功能能够连续稳定的投入到该生产线的减薄生产中。本文通过对生产线板形控制模型及其参数的优化，来大幅度地提高板形质量，同时简化工艺过程，降低生产成本。
二、系统优化总体思路
分为系统的改造和模型的优化、功能完善两部分。
1、系统改造：包括IRM平直度仪本体和电气柜安装的安装调试，一级PLC系统数字及模拟量输入、输出量建立，CLASSIFY程序和平直度仪与二级接口通讯的研发优化。
2、模型的优化、功能完善。
板型控制思路：轧制力ASC应用于F4和F5， F1至F3的学习值主要为操作工的手工调节量；同时F5投入自动反馈控制。
模型程序的优化：修改板型长期自学习和短期自学习的学习方法以提高学习精度；修改弯辊力设定的方式，表值的方式更直接更方便修改；修改相关模型的参数值，调整板坯跟踪，修改张力增益和卷取的部分设定值，扩大部分极限值，使板型控制更精确。
模型质量评估系统的建立：通过采集实际的各种与板型控制有关的数据，形成曲线图，对应每个时刻控制板型的过程能清楚地看到调整的大小和范围，为参数调整提供依据。
三、技术方案与创新性成果
1、技术方案
首先是平直度仪的安装调试
其次增加一级PLC系统与平直度仪的接口通讯。
最后增加平直度仪与二级控制系统的接口通讯和模型程序、参数的修改、模型质量评估系统的建立。
（1）平直度仪与现有二级控制系统的接口设计。
（2）增加平直度仪的主机名、ip地址端口号址以及服务名和通讯进程名。
（3）根据二级系统功能要求增加报文两条：
HEALTHY（健康）信号： Alive 其中Transaction code ： （2A010001）
设定信息报文 ：F5FG_SETUP其中Transaction code ： （012A0001）
（4）中间件（MiddleWare）层的修改：
对MiddleWare相应程序重新编译；生成用于自动连接并在平直度仪和过程控制系统之间收发数据的进程，ALPHA_LAN03_22.EXE和ALPHA_LAN04_22.EXE，设定进程优先级为26；
对二级系统ONLINE 机中DSA3：[EXECUTE.MW.CFG] 目录中配置文件 LANIFDEF.TXT、LANIFDEF.SIM和LANIFDEF.HON进行重新配置，增加对平直度仪配置；
（5）模型部分
板形设定是指通过对轧机压下、弯辊及窜辊（CVC）抽动量或上下辊交叉（PC）的设定，使带钢轧出后能获得要求的成品断面形状和平直度。但板形设定模型只能保证带钢穿过精轧机组后的头部板形，带钢全长的板形（凸度和平直度）需要相应的自动板形控制模型（ASC）、动态凸度控制模型（DDC）和带钢楔度控制模型（SWC）来控制。为了改善带钢平直度和凸度ASC/DCC利用轧机弯辊和交叉角执行一些动态控制，带钢楔度控制利用传动侧和工作侧的楔度来校正辊缝。
2、创新性成果
（1）二级过程控制系统与平直度仪设定数据报文通讯的建立。关键在于通讯接口的定义和通讯协议的制定。
（2）板型所需平直度数据挖掘。板型模型通过筛选分析平直度仪采集的实际结果数据来自动调节弯辊力和PC角，实现板型的自动控制。
（3）模型自适应系统的优化。根据板型控制的需要，修改了部分模型程序和参数。
（4）建立完善的模型质量评估系统。通过采集大量的板型控制相关数据，绘制成图表，使自动控制的整个过程一目了然。
四、主要技术创新点
1、二级控制系统与平直度设定数据报文通讯的建立，板型所需平直度数据挖掘，模型自适应系统的优化。
2、一级的控制程序优化，使得实际检测的带钢平直度能够投入到FBK-ASC控制中，以改善产品板型。
3、模型质量评估系统的建立：通过采集实际的各种与板型控制有关的数据，形成曲線图。
五、实施效果
平直度仪与板型自动控制的的投入使用，大大提高了模型的设定精度，板型得到了有效地控制，增强了板型控制的稳定性。完善了模型的自适应系统，扩展了板型的控制手段，提高了平直度自学习的能力，增加了针对板型的策略表优化和操作介入优化。使产品质量得到进一步提升，提高了市场竞争力。
经过一年的投入使用，过程控制系统与平直度仪的通讯稳定；产品板型完全达到公司要求的标准。
参考文献
[1] 李爱莲，郅晓明，周鑫.冷轧带钢的板形检测[J].包钢科技.2011（04）.
[2] 姚震，郭钟宁，张永俊，李远波，唐勇军.旋转式变压器在超声加工中的应用[J].机床与液压.2011（15）.
[3] 杨利坡，于丙强，孙亚波，王军生.冷轧带钢在线板形信号补偿技术及工业应用[J].机械工程学报.2011（12）.