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摘 要：深刻阐述了矫直机的自动化控制，而且详细说明了矫直机的机械液压控制系统、传动控制系统以及电气控制系统三者之间的控制及关联方式。
关键词：矫直机；PLC ；辊缝控制
目前，我国的钢铁工业水平虽然已经脱离初级阶段，但还是需要改变与创新。中厚板矫直机技术经过几年的飞速发展，作为一种重要的生产方式，已经形成了固定的产业链。矫直机的应用已经渗入到各个领域和各个行业，不论钢铁、冶金还是化学化工行业，因此对矫直机的控制要求也大大提高，如何将控制系统生产方式相结合、建立更高效的矫直机控制系统成了人们追求的首要目标。
1 矫直机控制系统组成
矫直机本体、换辊装置和传动系统这3 部分组成了矫直机系统。矫直机本体主要由机架、上下矫直辊、上受力架、弯辊装置、平衡装置和全液压压下装置这六部分组成。弯辊装置用于补偿矫直辊形变、改善板形，提高矫直效果。平衡装置的作用是平衡上框架、弯辊盒和上辊盒的自重。全液压压下装置共 4 套，每套装置都含有一个带有压力传感器和位移传感器主液压缸，各分布在矫直机入口和出口各 2 套。通过液压压下装置调整上排矫直辊位置，从而实现辊缝调整； 同时，若要实现上辊系的前后倾动或左右摆动，还可通过4个主液压缸的单独调整或同步调整。压力传感器用于矫直力检测和计算以及对设备进行过载保护；位移传感器检测液压缸的行程，用于计算矫直辊辊缝。
2 矫直机控制要求
矫直控制工艺过程具体要求如下所述：
（1）液压泵控制。由电机启动与停止来控制液压泵的运行。
（2）冷却水控制。由液压油箱油温作为指标，当油温升至60℃时，电磁铁会被吸引牵动，冷却水控制阀将被打开，随即液压油也会进行冷却。然后进行一个反馈控制，当油温降至40℃时，冷却水控制阀将关闭，随即切断冷却水的。
（3）矫直工作。包括由比例阀控制的快速进给、慢速矫直和快速退回，由液压油缸带动推头完成的矫直工序。当推头与工件还有一定距离是，提高效率可使推头快速移动，液压系统运用差动回距，通过油缸前腔回油进入缸后腔的方式加快液压缸的移动。快速移动到推头接触工件后，油压继而开始上升，当压力达到2MPa时，结束差动。通过液压油缸的慢速移动，对工件进行矫直，移动速度由电位计输出电压来同步控制。
（4）辊道控制。包括辊道下降与上升及后退与前进、是否联动。液压马达驱动辊道电机正反转。
（5）机构移动控制与砧座距离调整。通过液压阀对两者进行控制。
（6）翻料动作控制。根据需要矫直的料的长短不同，对长料全部进行上翻，对短料中间部分进行上翻。料的推倒完全由推倒缸伸出与缩回进行控制。
（7）故障监视系统。监视参数包括油位、油温、油过滤器、电机温度、主缸压力等，以及监视灯试验部分和闪光线路。
3 矫直机传动部分控制
3.1矫直机主动控制
矫直机主传动为穿带或矫直时传送板材提供动力。在穿带过程中，随着上下辊系矫直辊逐级咬入钢板，矫直机主电动机的负荷会逐级增加，且电动机负荷每级增量与各矫直辊矫直力成一定比例。所以与带钢接触的矫直辊数量可以根据带头跟踪信息确定，进而按比例去限制矫直机主电动机的转矩。如果所以工作辊都与带钢接触，此时矫直机主电动机的转矩限幅则应该切换到额定转矩，在矫直过程中，通过矫直机与前后设备的联动传送被矫直的板材。
3.2液压 HGC 辊缝控制
液压 HGC系统控制着矫直机的辊缝，并自动清零液压缸的读数，同时对位置传感器进行校准，然后将 HGC系统关闭。为了使二级预设信号达到指定的位置，我们可以对经过以太网计算机的连接的PLC 控制系统进行控制，运用矫直机控制于之相应的开关阀动作。使H 显示屏接收到二级脉冲。然后根据实际观12588测到的情况进行手动控制，在H显示屏上人工输入控制参数， 接收到的数据被HGC系统所分析会自动将辊缝调移到正确的位置；同时如果需要人工手动进行位置的调移也可以通过操作杆完成。
3.3人机操作显示屏（HMI）
HMI清晰显示着矫直机的各项数据，通过对矫直机的相关数据的总结，我们可以了解到矫直机的参数及工作状态。同时根据HMI上显示的钢板加工要求、预设内容、工艺指标，由操作人员对其进行控制。通常情况下控制系统会在工作前就对矫直工作进行自动完成，若有异常情况出现，也可以根据现场情况通过修改参数设定进行人工操作。HMI主要的检测参数包括HGC控制、轨道控制、主机传动系统控制、辊道设置、油气润滑系统设置、换辊系统、液压装置系统、故障报警提示系统等。允许操作人员启动/停止设备，并显示各画面的工作状态。
4 基础自动化
PLC作为基础自动控制的核心，通过PROFBIUS一DP与上一级计算机、传动装置及远程1/0相连。主要功能如下：
（1）整个矫直机控制系统的逻辑控制。
（2）交流伺服压下系统控制。包括发出压下电机的启动、停止指令，给出变频器给定值，压下电机位置控制等。
（3）矫直机辅助传动电机的控制。包括换辊小车、入口导辊调整电机、出口导辊调整电机、稀油润滑泵电机。
（4）矫直机主机控制。包括逻辑连锁控制，主机速度给定，启动停止控制，主机电机风机控制等。
5 总结
本系统的设计充分体现了PLC的特点，矫直机系统稳定可靠，控制精度高，具有较高的动、静态品质。不仅增强了钢板的屈服强度和硬度，同时也大大提高了钢材的加工生产速度与产品质量，而且与传统调速系统相比，具有体积小、功能全的特点，可实现优化运行，提高了控制精度。该矫直机控制系统为企业的发展带来了巨大的市场收益，具有极大的市场推广价值。
参考文献：
[1]陶文华，李平. PLC在钢厂矫直机控制系统中的应用[B].冶金自动化.2010（5）： 13-18.
[2]张弘弢. 基于测控技术的矫直控制系统的研究[B].机械工程与自动化.2014（16）： 26-27.
[3]陈伟，尹家凡. 高精度全液压压下矫直机控制系统[B]. 2003（1）： 2-3.
[4]李振兴，崔凤玲，肖玉源. 首钢中板厂矫直机控制系统[B]. 2006（13）： 29-30.
关键词：矫直机；PLC ；辊缝控制
目前，我国的钢铁工业水平虽然已经脱离初级阶段，但还是需要改变与创新。中厚板矫直机技术经过几年的飞速发展，作为一种重要的生产方式，已经形成了固定的产业链。矫直机的应用已经渗入到各个领域和各个行业，不论钢铁、冶金还是化学化工行业，因此对矫直机的控制要求也大大提高，如何将控制系统生产方式相结合、建立更高效的矫直机控制系统成了人们追求的首要目标。
1 矫直机控制系统组成
矫直机本体、换辊装置和传动系统这3 部分组成了矫直机系统。矫直机本体主要由机架、上下矫直辊、上受力架、弯辊装置、平衡装置和全液压压下装置这六部分组成。弯辊装置用于补偿矫直辊形变、改善板形，提高矫直效果。平衡装置的作用是平衡上框架、弯辊盒和上辊盒的自重。全液压压下装置共 4 套，每套装置都含有一个带有压力传感器和位移传感器主液压缸，各分布在矫直机入口和出口各 2 套。通过液压压下装置调整上排矫直辊位置，从而实现辊缝调整； 同时，若要实现上辊系的前后倾动或左右摆动，还可通过4个主液压缸的单独调整或同步调整。压力传感器用于矫直力检测和计算以及对设备进行过载保护；位移传感器检测液压缸的行程，用于计算矫直辊辊缝。
2 矫直机控制要求
矫直控制工艺过程具体要求如下所述：
（1）液压泵控制。由电机启动与停止来控制液压泵的运行。
（2）冷却水控制。由液压油箱油温作为指标，当油温升至60℃时，电磁铁会被吸引牵动，冷却水控制阀将被打开，随即液压油也会进行冷却。然后进行一个反馈控制，当油温降至40℃时，冷却水控制阀将关闭，随即切断冷却水的。
（3）矫直工作。包括由比例阀控制的快速进给、慢速矫直和快速退回，由液压油缸带动推头完成的矫直工序。当推头与工件还有一定距离是，提高效率可使推头快速移动，液压系统运用差动回距，通过油缸前腔回油进入缸后腔的方式加快液压缸的移动。快速移动到推头接触工件后，油压继而开始上升，当压力达到2MPa时，结束差动。通过液压油缸的慢速移动，对工件进行矫直，移动速度由电位计输出电压来同步控制。
（4）辊道控制。包括辊道下降与上升及后退与前进、是否联动。液压马达驱动辊道电机正反转。
（5）机构移动控制与砧座距离调整。通过液压阀对两者进行控制。
（6）翻料动作控制。根据需要矫直的料的长短不同，对长料全部进行上翻，对短料中间部分进行上翻。料的推倒完全由推倒缸伸出与缩回进行控制。
（7）故障监视系统。监视参数包括油位、油温、油过滤器、电机温度、主缸压力等，以及监视灯试验部分和闪光线路。
3 矫直机传动部分控制
3.1矫直机主动控制
矫直机主传动为穿带或矫直时传送板材提供动力。在穿带过程中，随着上下辊系矫直辊逐级咬入钢板，矫直机主电动机的负荷会逐级增加，且电动机负荷每级增量与各矫直辊矫直力成一定比例。所以与带钢接触的矫直辊数量可以根据带头跟踪信息确定，进而按比例去限制矫直机主电动机的转矩。如果所以工作辊都与带钢接触，此时矫直机主电动机的转矩限幅则应该切换到额定转矩，在矫直过程中，通过矫直机与前后设备的联动传送被矫直的板材。
3.2液压 HGC 辊缝控制
液压 HGC系统控制着矫直机的辊缝，并自动清零液压缸的读数，同时对位置传感器进行校准，然后将 HGC系统关闭。为了使二级预设信号达到指定的位置，我们可以对经过以太网计算机的连接的PLC 控制系统进行控制，运用矫直机控制于之相应的开关阀动作。使H 显示屏接收到二级脉冲。然后根据实际观12588测到的情况进行手动控制，在H显示屏上人工输入控制参数， 接收到的数据被HGC系统所分析会自动将辊缝调移到正确的位置；同时如果需要人工手动进行位置的调移也可以通过操作杆完成。
3.3人机操作显示屏（HMI）
HMI清晰显示着矫直机的各项数据，通过对矫直机的相关数据的总结，我们可以了解到矫直机的参数及工作状态。同时根据HMI上显示的钢板加工要求、预设内容、工艺指标，由操作人员对其进行控制。通常情况下控制系统会在工作前就对矫直工作进行自动完成，若有异常情况出现，也可以根据现场情况通过修改参数设定进行人工操作。HMI主要的检测参数包括HGC控制、轨道控制、主机传动系统控制、辊道设置、油气润滑系统设置、换辊系统、液压装置系统、故障报警提示系统等。允许操作人员启动/停止设备，并显示各画面的工作状态。
4 基础自动化
PLC作为基础自动控制的核心，通过PROFBIUS一DP与上一级计算机、传动装置及远程1/0相连。主要功能如下：
（1）整个矫直机控制系统的逻辑控制。
（2）交流伺服压下系统控制。包括发出压下电机的启动、停止指令，给出变频器给定值，压下电机位置控制等。
（3）矫直机辅助传动电机的控制。包括换辊小车、入口导辊调整电机、出口导辊调整电机、稀油润滑泵电机。
（4）矫直机主机控制。包括逻辑连锁控制，主机速度给定，启动停止控制，主机电机风机控制等。
5 总结
本系统的设计充分体现了PLC的特点，矫直机系统稳定可靠，控制精度高，具有较高的动、静态品质。不仅增强了钢板的屈服强度和硬度，同时也大大提高了钢材的加工生产速度与产品质量，而且与传统调速系统相比，具有体积小、功能全的特点，可实现优化运行，提高了控制精度。该矫直机控制系统为企业的发展带来了巨大的市场收益，具有极大的市场推广价值。
参考文献：
[1]陶文华，李平. PLC在钢厂矫直机控制系统中的应用[B].冶金自动化.2010（5）： 13-18.
[2]张弘弢. 基于测控技术的矫直控制系统的研究[B].机械工程与自动化.2014（16）： 26-27.
[3]陈伟，尹家凡. 高精度全液压压下矫直机控制系统[B]. 2003（1）： 2-3.
[4]李振兴，崔凤玲，肖玉源. 首钢中板厂矫直机控制系统[B]. 2006（13）： 29-30.