l 概述
光整机是热镀锌生产线上的重要工艺设备，其主要作用是改善带钢板形，并在保证带钢表面光洁度与平直度的前提下，通过控制延伸率来改善带钢的力学性能并消除屈服平台。
某1480mm光整机组的设备布置如图1所示，光整机出口张力由热风吹扫装置后的拉矫机组提供，在此不作描述。
2 光整机液压压上控制系统的组成
该光整机液压压上控制系统作为热镀锌线控制系统的一个独立环节，主要承担光整机液压压上装置的控制任务，为满足控制精度和生产工艺的要求，选用了西门子S7-400系列CPU S7-414-2DP来构建控制系统，其硬件结构如图2所示。该CPU具有2个PROFIBUS-DP接口，作为整个生产线控制系统中的DP从站，通过PROFIBUS-DP1接口，采用1.5Mb/s的通讯速率，与镀锌线的主CPU构成DP主从通讯。主要完成整个生产线的启/停控制及光整机前后主传动装置的速度、张力等数据传输任务。
在PROFIBUS-DP2网络中，光整CPU作为DP主站完成光整机液压压上功能。一方面WINCC上位机通过CP5611卡与之进行S7通讯，完成工艺参数的在线/离线设定、实时数据显示、数据归档、故障诊断及报警等多种功能。另一方面，网络还具有2个远程ET200从站和1个PB-B-CAN总线桥。其中，工艺ET200站配置高速计数模块，进行速度检测信号采集，用于延伸率计算;数字I/0则完成包括液压站、热风吹扫风机、高/低压水泵、挤干辊等装置在内的启/停控制。操作ET200站完成操作I/O、轧制力、张力模拟信号采集及伺服阀控制。PB-B-CAN总线桥用于两个MTS位移传感器CANBUS信号的协议转换。
3 光整机液压压上控制系统的功能
由于选用的伺服阀和伺服缸总的响应周期约为20ms，因此为了满足光整闭环系统的动态响应及稳态精度要求(高响应、无超调)，光整机液压压上控制系统采用了周期中断控制模式，设定循环周期为10ms，具有位置闭环、轧制力闭环、延伸率闭环等多种控制模式，同时又有开辊缝、闭辊缝、卸荷、过焊缝等多种工作状态。当光整机为闭辊缝工作方式时，系统处于恒轧制力控制模式;在轧辊开辊缝过程中，光整机处于位置闭环模式。当系统为延伸率控制模式时，按照工艺要求给出光整机的延伸率，通过调整轧制力或张力实现带材延伸率的恒定。
3.1 位置闭环控制
位置闭环模式用于开辊缝过程和闭辊缝期间的轧辊靠合过程。在开辊缝过程中，一方面要求操作侧和传动侧两侧油缸按目标值15mm进行快速响应，另一方面要求两侧油缸响应或动作的同步性，当两侧辊缝差大于允许值(本系统设定为2mm)时，系统自动退出位置闭环，进入卸荷状态。
光整机CPU从上位机WINCC中读出不同工作状态的位置给定值，与位移传感器发送过来的实际位置值作比较，偏差值经过数字PI调节器处理后，输出信号作为主给定，通过伺服放大器驱动伺服阀动作。
同步控制在位置闭环中起着不可或缺的作用。其将两侧伺服缸的实际位置偏差值变换成一对互补信号，经比例环节后，分别加在两侧伺服阀给定信号中，最终保证两侧伺服缸的同步动作。
3.2 轧制力闭环控制
控制状态从开辊缝切换到闭辊缝状态后，在轧辊靠合过程中，当总轧制力大于600kN时，系统自动从位置闭环切换至轧制力闭环控制。在通常情况(无手动微调动作)下，总轧制力采用操作侧和传动侧平均分配的方法，两侧轧制力相互独立闭环控制。手动微调时，轧制力分配随之改变，改变幅值可在上位机界面上设定，作为附加给定。
3.3 延伸率闭环控制
延伸率控制环作为轧制力外环工作。在系统处于轧制力闭环情况下，如果延伸率闭环有效，则延伸率闭环自动投入，系统根据设定延伸率自动调节轧制力给定值，与采集计算得来的实际延伸率形成闭环控制，保持延伸率恒定。
3.4 过焊缝控制
系统在闭辊缝状态时，如果检测到带钢焊缝，系统自动进入过焊缝处理程序，液压缸自动开辊缝，当焊缝通过后，自动闭辊缝。
3.5 快速卸荷控制
当按下快速卸荷按钮，或出现急停情况以及液压故障时，系统自动进入快速卸荷状态。此时，压上缸卸荷阀打开，伺服阀开度为-100%。
4 结语
本控制系统在某热镀锌生产线上已得到成功验证，生产效果良好。
