平整機是連續退火線(簡稱連退線)的關鍵設備，平整機軋制實質上是一種小形變量軋制。經過退火爐退火后的帶鋼進入平整機進行處理，其主要作用是消除退火后帶鋼的屈服平臺，改善加工性能，調整帶鋼表面粗糙度，提高帶鋼表面質量。

1 控制系統構成

平整機自動控制系統由板形控制模型系統和以西門子S7-416PLC 為核心的基礎自動化系統構成。為保證響應速度和控制精度，采用西門子功能模板FM458-1DP實現平整機液壓輥縫控制HGC、延伸率控制、彎輥竄輥控制等核心功能。

現場總線采用ProfibusDP 通信協議，其中連接FM458的ProfibusDP網絡為6Mb /s 的高速網絡，該網絡配置了2塊DP/DP Coupler( 耦合器)分別與板形控制模型和主線控制PLC進行通信。系統還配置了具有ProfibusDP 接口的ibaPDA過程數據采集系統，用于分析和診斷平整機控制過程。

2 控制功能和技術

平整機控制主要包括自動延伸率控制、張力控制、液壓輥縫控制、彎輥竄輥控制、軋制線調整、濕平整控制、換輥控制、液壓潤滑控制等。

2． 1 延伸率控制

延伸率是平整機控制非常重要的工藝參數。通過自動延伸率控制可以消除帶鋼屈服平臺，改善帶鋼產品沖壓成型性能。由于平整機壓下量很小，帶鋼厚度變化非常小，很難測量，所以一般通過安裝在平整機入出口的脈沖編碼器測量入口、出口帶鋼長度，進而計算帶鋼延伸率。

平整過程中，延伸率控制可通過軋制力控制、軋制力和帶鋼張力控制、秒流量控制這3種模式實現。每種控制模式的軋制力和帶鋼張力給定值能夠預先設定，并可依據帶鋼截面大小進行調整，調整依據為:帶鋼截面小，張力對延伸率控制的影響大;帶鋼截面大，軋制力對延伸率控制的影響大。軋制力對消除帶鋼屈服平臺和調整表面粗糙度影響比較大，在調節延伸率中起主要作用，張力調節起輔助作用。對于連續退火線平整機的延伸率控制，可以采用軋制力控制、軋制力和帶鋼張力控制這2種模式，控制框圖如圖2所示。

平整機延伸率控制為閉環控制，延伸率設定值和實際延伸率計算值(由式(1) 計算)進行比較后產生延伸率偏差，延伸率調節器對該偏差進行PI運算處理后產生張力修正量，再經適配器通過一些算法轉換成張力附加給定和軋制力修正量。在軋制力控制延伸率的模式下，發送軋制力修正量給軋制力調節器，通過調整軋制力實現延伸率閉環控制;在軋制力和帶鋼張力控制延伸率的模式下，不僅需要調整軋制力，在軋制力調節到一定程度后，還需要將張力修正量發送給張力控制器，以對平整機的入出口張力進行調節，從而實現調整延伸率的目的。

2．2 張力控制

平整機入口和出口的張力穩定是平整機穩定運行的重要條件，直接影響延伸率控制精度和板形控制效果。平整機張力控制采用直接張力閉環控制方式，在平整機的入口和出口分別安裝了張力計進行實際張力測量作為張力反饋，通過2個張力調節器分別調整平整機入口和出口張力。

入口張力輥工作在速度模式下，是平整段的主速度輥，即平整段的速度以入口張力輥速度為基準。平整機有不投入運行(輥縫打開)和投入運行2種工作模式:( 1) 當平整機不投入運行時(非正常生產情況)，只需調節平整機出口張力，出口張力調節器參與工作。張力調節器將平整機出口張力設定FT1－ref與反饋FT1相比較進行張力閉環控制，張力偏差經過一系列的算法和處理后轉化為一個小的速度偏差，作為出口張力輥的速度補償，通過補償出口張力輥組的速度使平整機出口張力達到設定值。(2) 當平整機投入運行后(正常生產)，平整機張力分為機前和機后2個張力段，2個張力段會出現張力差，需要通過平整機張力差調節器使平整機前后張力差達到設定張力差值。出口與入口張力設定值差值為張力差調節器的給定，出口與入口張力實際值差值為張力差調節器的反饋。張力差調節器輸出的速度偏差疊加到平整機主傳動的速度給定上，通過微調平整機主傳動的速度實現張力差控制，最終實現平整機的入口和出口的張力平穩可控。該生產線平整機張力控制中還考慮了帶鋼延伸率帶來的影響，通過預先將帶鋼延伸率引起的速度偏差引入平整機主傳動和出口張力輥組的線速度給定進行補償，從而消除延伸率造成的張力波動。當平整機工作在通過軋制力和帶鋼張力控制延伸率模式時，在平整機的入出口張力給定(FT0 －ref、FT1－ref) 上分別疊加一個附加張力給定(ΔFT0、ΔFT1)，通過控制平整機入口和出口的帶鋼張力實現延伸率控制。

2． 3 液壓輥縫控制

該生產線采用液壓壓上控制系統控制平整機的軋制力或輥縫。平整機液壓輥縫控制(HGC)由FM458功能模板進行運算和控制，FM458內置64bＲISCCPU，具有高速采集信號和運算能力，從硬件上保證了HGC的精度。采用伺服閥對HGC液壓缸進行控制，平整機輥縫打開時HGC液壓缸工作在位置閉環控制模式，輥縫閉合時工作在軋制力閉環控制模式。平整機HGC系統具有以下控制模式:

(1) 位置控制。在輥縫打開的情況下，平整機HGC液壓缸采用位置控制模式，這時實際軋制力小于最小軋制力。位置控制在程序開始或者激活輥縫位置控制時自動運行。平整機操作側和傳動側2個液壓缸上分別安裝了位移傳感器，其檢測信號作為壓上缸的位置反饋。

(2) 總軋制力控制。平整機在軋制期間，控制所需要的總軋制力及其變化要考慮彎輥力的補償影響。通常總軋制力控制輸出被限制在伺服輸出的80%范圍內，保留的部分用于傾斜控制。

(3) 單邊軋制力控制。在輥縫標定和測試時需要進行傳動側或操作側的單邊軋制力控制，該模式不能與其他模式同時作用。

(4) 傾斜控制。在平整過程中，為了消除工作輥傳動側與操作側實際位置的偏差，改善帶鋼平直度，需要進行傾斜控制。傾斜控制調節器單獨控制傳動側和操作側的伺服閥實現傾斜控制。通常傾斜控制輸出被限制在伺服輸出的20%范圍內。傾斜控制與位置或軋制力控制共同作用，在單邊軋制控制時傾斜控制無效。

3 結束語

經實測及通過ibaPDA 過程數據采集系統對延伸率控制數據進行分析，延伸率控制精度達到了恒速±0. 05% 及加減速±0. 1%以內的控制目標，

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