牛延华 孟庆林 张志扬
邯郸钢铁集团有限公司冷轧厂 中国邯郸 056015
摘要：简要介绍自动控制系统在毛化床中的应用，以及自动控制系统的硬件和软件情况，说明了该系统的优点
关键词：控制 硬件 软件 毛化床
冷轧厂毛化床的主要作用是在已磨好的工作辊、平整机辊和光整机辊的表面上进行毛化处理，形成工艺要求的粗糙度，以满足轧制和涂镀等工艺要求，是冷轧厂磨辊间重要设备之一。邯钢冷轧厂使用的毛化床是英国Sarclad公司生产的产品，该产品在世界各地均有用户，中国的上海宝钢、本钢、攀钢等均使用此机床。该设备采用计算机控制的集散控制系统，系统稳定可靠，控制精度比较高。
1毛化床简介
1.1毛化床组成及结构
毛化床由头架，尾架，托架，毛化站，毛化液站及烟气排放六部分组成。其各部分作用为：
头架（Headstock）：由电动机驱动拨盘拨动轧辊，使轧辊沿其轴线旋转。从而使毛化站能够对整个辊身进行均匀毛化。
毛化站(Station)：分为两个站，其内有放电电极。电极由四个伺服系统控制。用于在轧辊上放电，形成毛化面。
托架(Steady)：有两个，分头架侧和尾架侧，用于支撑轧辊，使轧辊与毛化站处于同一水平面。
尾架(Tailstock)：顶住轧辊，防止轧辊轴向窜动。
毛化液站：用于打毛液供应，过滤和循环。
烟气排放：将毛化过程中产生的烟气除尘，过滤排放。
1.2轧辊毛化的原理：
将电极和被毛化的辊的一部分浸没到毛化液（绝缘油+石墨粉）中，然后一定频率（据峰值数定）的直流脉冲加到电极和轧辊上，电极上为正电势（也可为负电势），而辊始终为零电位，这样就在电极和轧辊之间产生一个电压(一般放电前为300v,开始放电后将自动落到40v左右)。当轧辊和电极间隙足够小时，电火花就出现了。每个脉冲产生一个电火花，每个电火花在辊表面产生一个电蚀坑，这样72个电极沿着旋转的轧辊匀速协调移动，就在轧辊表面形成一定粗糙度的毛化面。
2 毛化床自动控制系统
毛化床的所有控制基于高性能的工业计算机系统（IPC），共有两套IPC系统，一套用于控制所有的实时功能和毛化系统操作（MCS），另一套IPC系统提供操作界面、故障诊断、打印等（OCS）。两套工控机通过TCP/IP协议通讯连接。如图所示:
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2.1 MCS是毛化系统控制主体
该系统由一台工控机和现场远程I/O模块组成，工控机扩展槽上有两个控制卡，一个是profibns DP通讯卡,另一个是轴控制卡，前者用于与整个毛化系统的远程I/O站进行通讯，获得现场实时数据和状态信息，通过运算处理后将执行命令传到现场进行执行。I/O站覆盖数入、数出、模入、模出四种类型，有六百多个I/O点，可进行全范围，全过程和全自动控制，通讯采用国际标准profibns DP协议。
轴控制卡是一个多轴控制器，该控制器主要功能是协调控制轧辊在机床上的纵向移动和轴向移动，使表面毛化更均匀，该控制器据工艺和性能要求，通过硬线连接向两个电机的变频器发速度给定，控制两台电机协调纵向移动和轴向转动，同时接收现场过来得码盘信号和极限开关状态，以判断现场的执行情况。
2.2 OCS操作控制系统
OCS向操作者提供与MCS之间的人机界面，此系统包括PC控制器，连接到一个位于操作站的一个远程触模式显示器上。OCS主要功能是数据输入、存储和故障诊断，另外通过网络与上位机（MCS）交换程序和数据等，协议为标准的TCP/IP协议。
系统特点：
1)整个系统由主计算机（MCS）控制，集成度高，稳定性好；
2采用程序+接口卡+分布式I/O代替传统的PLC系统，具有容易备份，易于维护，消除了大量内部接线，提高系统的安全性。
3）插入式控制卡，增强了灵活性和可扩展性。
4）MCS与OCS分别由两台IPC控制，使计算机负荷均衡分布，有利于MCS 具有更快捷的实时功能。
3 软件系统
毛化床软件系统结构如图：
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3.1 MCS软件系统 上图左侧为MCS，MCS是DOS操作系统，在其下安装Borland C++环境，主程序就是在此环境下开发并使用的。主程序将完成整个机床的全自动控制和实时控制
主程序中嵌有接口程序。接口程序分为两部分，一部分profibus接口板，完成与现场实时信息的处理和交换。另一部分与Nextmove PC卡通讯，接收Nextmove PC卡获得现场码盘和限位开关的信息和状态。通过运算处理后，向 Nextmove PC发给定。Nextmove PC卡是一套独立的PC系统，其根据主程序发的给定转换成两轴的协调动作。控制现场的变频器和电机。
Nextmove PC卡程序是由专用驱动程序MINT编写。
3.2 Ocs软件系统
上图右侧是Ocs工控机，主要是完成人机界面的功能，操作系统为Windows xp 利用 VB编写的应用程序。他与MCS 通过以太网相连，用TCP/IP 协议完成与主程序的信息交换
3.3系统特点：
1）通用软件平台，易于备份、升级，维护。
2）主程序使用 c++编写处理速度较快，实时性好，稳定性好。
3）整个系统开关量控制、模拟量控制、逻辑控制。电机驱动以及人机界面于一体，可靠性高，结构严谨，便于以后的生产和维护。
参考文献
1《sarclad毛化床技术规格书》 SARCLAD
2《sarclad软件手册》 BALDOR