1 前言
    济钢中板厂四辊轧机于1987年建成投产，zui初上过一套液压AGC系统，由于多种原因没有成功应用，所以一直采用电动压下。为了更好的控制板形，提高钢板质量，总公司决定投资为中板厂新上一套液压AGC系统。在2003年12月至2004年1月利用中板厂几次计划检修时间进行了设备安装与调试。改造后的液压AGC控制系统采用德国SIEMENS公司的SIMADYN D数字控制系统，系统改造非常成功，投运至今没有任何故障。
2 系统特点
   由于中板生产的特殊性，要想获得理想的产品质量，液压AGC技术是必不可少的，而AGC要取得理想的效果，首先要求控制系统必须快速、可靠。随着对国内市场的不断开发，作为世界闻名的自动化公司，SIEMENS公司的产品在国内工厂中的占有率已经名列前矛，SIMADYN D是一种实时多任务的分布式数字控制系统，具有运行速度快、可靠性高、功能强大且容易组态等特点，是实现液压AGC功能的一种理想的控制系统。特点如下：
2.1 算速度快
    SIMADYN D控制系统的主流CPU是PM5和PM6（PM4已经很少再用），其中PM5是32位的CPU，其主频为32MHz，有DRAM 4Mbytes，SRAM 64Kbytes，zui小运行周期可达0.1ms，应用程序的控制回路的运行周期可到0.6ms左右；PM6是32/64位的CPU，其主频为64/128MHz，有DRAM 8Mbytes，SRAM 256Kbytes，zui小运行周期可达0.1ms, 应用程序的控制回路的运行周期可到0.5ms左右。
2.2 功能强
    SIMADYN D控制系统是一种多处理器、多任务实时控制系统，一个机架中zui多可以配置8个CPU，每个CPU中又可以并行处理67个任务，每个任务中zui多可以包含10000个功能模块，而且可以根据需要，对每个功能模块配置时钟周期（T1－T5）。 
2.3 编程灵活
    SIMADYN D的开发软件使用的是基于UNIX操作系统面向图形的配置语言STRUC G和面向List的语言STRUC L，同时也支持基于Windows操作系统面向图形的配置语言CFC。用户可以根据自己的需要灵活选用不同的编程语言对系统进行配置。
2.4 产品种类齐全、可扩展性强
   SIMADYN D控制系统拥有丰富的硬件模块。机架有6槽、12槽、24槽三种，同时还有各种各样的I/O模块和接口模块，用户可以根据自己的实际情况任意选用不同的机架、电源、处理器、I/O模块和接口模块，从而构成满足各种要求的控制系统。同时该系统还可以通过DP网、工业以太网与SIEMENS 的PLC和其他自动化公司的产品联用。
3 系统硬件构成
    与目前国际上通用的轧机AGC控制系统结构模式一样济钢中板厂的四辊轧机液压AGC控制系统分为两级：过程控制级和基础自动化级。
3.1 过程控制级
    过程控制级包括一台ALPHA机和一台过程服务器：其中ALPHA机通过以太网接收基础自动化级送来的来料信息——钢种、来料厚度、目标厚度、来料温度等（由操作工在WinCC监控站上输入），以及基础自动化级实时传送过来的各种过程参数（辊缝、压力、温度、电压、电流、转速、力矩等），在线计算出一个实用的轧制规程，并实时传送到 基础自动化级，控制相应的执行机构动作，并存贮轧制过程数据；过程服务器通过以太网接收、存贮轧制过程数据（包括来料信息——钢种、来料厚度、目标厚度、来料温度等，以及各种过程参数——辊缝、压力、温度、电压、电流、转速、力矩等），并可以通过数据库在线查看实时轧制数据，或在线、离线分析历史数据。
3.2基础自动化级
基础自动化级 包括1个SIMADYN D机架、一台WinCC监控站和两个ET200站的。 
3.2.1 SIMADYN D机架
    液压AGC控制器采用SIEMENS公司的SIMADYN D(简称SD)系统,SIMADYN D是整个控制系统的核心，它以一个24槽机架作为框架，带有L—BUS和C—BUS及电源。其中包括三个CPU 模块（PM5：其中*个CPU中运行HGC（液压APC）软件，第二个CPU中运行AGC软件，第三个CPU中运行AGC逻辑控制软件。）、一个存贮器模块（MM4）、两个I/O模块（一个IT41、一个IT42：IT是与PM5直接通讯的快速I/O板，有AI、AO、DI、DO及脉冲输入等接口，主要用于采集电动码盘（脉冲计数器），辊缝（16位模入），压力（16位模入），及四辊主传动控制系统电压、电流、转速、力矩（12位模入）等信息；控制执行机构（压下电机、伺服阀：16位模出）、一个通讯母板（CS7：其中SS4用于SIMADYN D与编程站的通讯，SS52用于SIMADYN D与ET200的通讯）和一个H1网卡（CSH11：用于SIMADYN D与WinCC监控站的通讯）
3.2.2 WinCC监控站
    WinCC监控站经过内插的CP1613通过SIEMENS 的工业以太网（H1网）与SIMADYN D进行通讯。WinCC监控站运行的监控软件为SIEMENS公司的WINCC,选用256点WINCC完全版。开发的人机界面软件HMI显示的内容有图形、数据等，还有软开关供操作工操作。WinCC监控站接收SIMADYN D的实时数据辊缝、压力、温度、工作状态及主传动电压、电流、转速、力矩等，再经以太网（TC/PIP协议）将这些数据传送到过程控制级，同时接收上位机计算出来的轧制规程，并下载到SIMADYN D中执行。WinCC监控站还用于显示相应的轧制过程数据及工作状态，供操作工监控。另外，人工规程和来料信息——钢种、来料厚度、目标厚度、来料温度等也要操作工在此输入。
3.2.3 ET200站
    ET200站包括两组ET200远程I/O接口，包括模入、模出、开入、开出等。 其中3#站作为SIMADYN D的远程I/O，通过一根通讯电缆将轧钢操作台上的按钮、指示灯、显示仪表等与SIMADYN D连接起来，大大减小了电缆数量；4#站则用于连接一些现场信号（温度、热检、液压站等信号）。
3.2.4 检测系统：
    压下控制系统的检测系统包括电动码盘、电动位移传感器、液压位移传感器、压力传感器、测温仪、热检器、测宽仪、测厚仪等。
3.2.5 执行机构
    压下控制系统的执行机构由电动压下和液压压下两部分组成。电动压下的执行机构是压下电机，由SIMADYN D系统计算出压下速度设定值并输出相应的电压信号，控制压下电机驱动电动压下螺丝上下移动；液压压下的执行机构是伺服阀，其控制信号也由SIMADYN D系统通过模拟量给出，控制伺服阀的开口方向和开口度，驱动游缸上下移动。
4系统软件功能
    济钢中板厂的四辊轧机现主要用于精轧机，压下控制系统采取“液压全程”方式，油缸zui大行程为80mm，正常工作行程为0－60mm。同时，控制系统中还预留、设计了单机架轧钢的功能，一旦需要，很快就可以调试投用。利用SIMADYN D编程软件STRUC G开发的用户程序,建立了各种控制的数学模型，具有APC（位置自动控制）、AGC（厚度自动控制）、自动辊缝清零(或叫自动压靠)、保护（过压、过压差、液柱过高或过低等）等自动功能，以及辊缝微调、镰刀弯调节等人工干预功能。
4.1 APC（位置自动控制）
在实际轧钢过程中，控制系统根据过程控制机下达的设定位置，通过调节伺服阀控制油缸的移动，使轧辊到达目标位置（定位精度为±0.01mm）。（在单机架生产时，则首先通过压下电机，控制压下螺丝动作使轧辊到达某一范围即停下来，再通过调节伺服阀控制油缸的移动，来补偿电动定位误差，使APC的zui终定位精度达到±0.01mm。）
4.2 AGC（厚度自动控制）
    包括值和相对值两种。在过程控制级投用时，采取值AGC方式，由过程控制机向SIMADYN D发送每一道次的压力设定值和辊缝设定值，SIMADYN D则根据实测压力计算出AGC调节量；在过程控制级未投用时，采取相对值AGC方式，过程控制机不参与控制，SIMADYN D在咬钢以后锁定一个压力值作为本道次的压力设定值，然后将实测压力和此设定值比较，计算出AGC调节量。AGC调节量被叠加到辊缝设定值中，控制辊缝动态调整以减小同板差。
4.3自动辊缝清零(或叫自动压靠)
    包括电动辊缝清零和液压辊缝清零。当需要做辊缝标定（清零）时，操作人员只需在操作台上将相应的开关扳到“压靠”位置，油缸间自动下压到1250吨（可以更改压力设定值），并保持5秒，自动将将液压辊缝清零。
4.4保护
    为了保证设备和系统的安全可靠，该系统设计了多种保护措施。如过压保护（压力和）、过压差保护，当两侧压力和超过3000t或两侧压力差大于500t时，立即打开快泄阀，使油缸中的液压油迅速流回液压站，从而使轧辊快速抬升，保护轧辊；液柱过高或过低保护，由于油缸行程的限制，对其中的液柱高度就有一定的要求，如果液柱过高或过低则表明系统不正常，立即打开快泄阀。当这些保护或其它故障现象出现时，在WinCC监控站上会立即显示出相应的报警信息来。
4.5 人工干预
    为了操作的灵活、方便，该系统保留了一些人工干预功能。例如在自动轧钢时，操作工可以根据当时的实际情况，稍微调大或调小辊缝设定值，以得到zui佳产品厚度；也可以稍微调大或调小辊缝差设定值，以得到zui理想的板形。同时，该系统具有记忆功能，在进行大批量的同一规格产品轧制时，操作工可以将某一块钢板的轧制表记忆下来作为该规格后面产品的轧制规程。另外，本系统还具有半自动和全手动轧钢功能。半自动是由操作工来控制道次的切换，而由计算机来摆辊缝；全手动则是在油缸中保持一固定高度的液柱，而完全由操作工手动控制电动压下螺丝来摆辊缝轧钢。
5运行效果
    济钢中板厂四辊轧机改造后的压下控制系统自从今年年初投用以来，运行非常可靠，没有出现过系统故障，并且具有定位精度高（定位误差≤±0.01mm）、操作灵活、容易维护、稳定性好等特点。