山东大学实习课件

自动控制系统设计概论主讲：李现明山东大学控制学院自动化系一、自动化专业在现代工业生产中的地位与作用现代工业生产的特点：“大机器、大工业”——摘自共产党宣言现代工业生产的主要技术专业：能源动力类、工艺类、设备类、信息与控制类自动化专业：以自动控制理论为理论基础，以电工技术、电子技术（微电子技术、电力电子技术）、传感器技术、计算机技术为主要技术手段，以实现生产系统的运动控制和过程控制为主要目的。校正装置：控制器，其算法依靠自动控制理论，其实现依靠电子技术、微机放大装置：电力电子技术（形象举例：打铁）执行机构：电机与拖动测量装置：传感器给定装置：取决于工艺，由工艺类专业给出被控对象：是生产的主体设备，设备类专业给出培养目标：自动控制系统的设计、制造、使用（含调试、运行、维修）培养方法：技术基础课、专业基础课给出各个单元的基本知识；专业课《自动控制系统》以一个典型的控制系统为例，将各个单元综合在一起；生产实习环节提供几个典型的自动控制系统，这是他人的设计结果，“它山之石，可以攻玉”；（没吃过猪肉，先看看猪跑）毕业设计：教师指导下的独立设计（师傅领进门，修行在个人）二、自动控制系统设计的主要内容1方案设计：所定方案要保证系统具有符合要求安全性、稳定性、经济性和静态、动态特性。正确选择被控参数和施控参数是关键；2技术设计：含仪表系列选型；计算机系统选型；传感器选型；执行器选型；各种零配件选型；控制室仪表盘及操作台设计；计算机控制软件及组态设计；超限报警和连锁保护系统设计；3参数整定：在设计过程中对各控制器的PID参数做出初步整定（可借助数字仿真）；投运使在现场进一步做出整定。三、自动控制系统的工程设计流程1设计任务书是自动控制系统设计、评价的主要依据。要明确（1）被控对象特征和工艺流程：熟悉被控对象及其工艺流程是设计自动控制系统的前提。（2）主要工艺参数及指标要求：影响产品质量和生产效率的因素往往很多，要抓主要矛盾。“牵牛要牵牛鼻子”，应该通过控制牛的鼻子去控制一头牛，而不是牛角、牛尾、牛脚等其他部位。主要控制参数及其指标不同，控制方案也不相同。（3）系统运行环境：温度、湿度、电磁干扰环境、粉尘、噪音、电网波动、静电场等。（4）特殊工艺要求：例如化工生产中的防火、防暴；客梯的故障自锁；大部分冶金、化工、电力生产的控制系统都要求配置安全热备系统。（5）系统设计目标：在决定性能指标时，要在性能、造价、复杂度、可靠性、可扩展性、可维护性等诸多因素约束中找到最佳平衡点。2初步设计（1）系统方案选择：诸多约束下的最佳平衡点。（2）系统结构的确定：（3）主要设备和装置的选择：（4）性能价格比评价：3详细设计：（1）系统功能块划分：合理划分功能块，有利于并行设计。（2）硬件设计：（3）软件设计：（4）辅助系统设计：例如保护系统、热备系统等。热备系统是自动控制系统中的“战略预备队”。（5）系统离线调试与评价：即实验室调试与评价。4现场安装调试：（1）系统现场安装：（2）现场调试：（3）在线测试：（4）系统最终评价：5资料归档（1）设计图纸（2）评价结果（3）编写使用说明书（4）设计完成确认书：由用户给出三、自动控制系统设计的标准老体制设计标准：奠定了一整套常规仪表自动控制系统设计标准。组成CD50A2-84:《化工工厂自控设计施工图内容深度统一规定》（原化学工业部颁布）HG20506-92:《自控专业施工图设计内容深度规定》HG/T20573-95:《分散型控制系统工程设计规定》新体制设计标准：为DCS系统奠定了一整套设计标准HG/T20636-20639:《化工装置自控工程设计规定》（1）HG/T20636：《自控专业设计管理规定》，包括十项文件自控专业的职责范围；自控专业与工艺、系统专业的设计条件关系；自控专业与管道专业的设计分工；自控专业与电气专业的设计分工；自控专业与电信、机泵及安全（消防）专业的设计分工；自控专业工程设计的任务；自控专业工程设计的程序；自控专业工程设计质量保证程序；自控专业工程设计文件的校审提要；自控专业工程设计文件的控制程序；（2）HG/T20637：《自控专业工程设计文件的编制规定》，包括8项文件自控专业工程设计文件的组成和编制；自控专业工程设计用图形符号和文字代号；仪表设计规定的编制；仪表施工安装要求的编制；仪表采购单的编制；仪表技术说明书的编制；仪表安装材料的统计；仪表辅助设备及电缆、管缆的编号；(3)HG/T20638:《自控专业工程设计文件深度的规定》（4）HG/T20639:《自控专业工程设计用典型图表及标准目录》，含3项文件自控专业工程设计用表格；自控专业工程设计用典型条件表；自控专业工程设计用标准目录；四、自控工程设计的分段和内容按国际通用设计体制，自控工程设计分为基础工程设计和详细工程设计两个阶段。1基础工程设计阶段要进行以下A、B、C、D四版的设计（1）A版：初版。内容基础设计说明书和初步设计说明书；初步设计的仪表清单、控制室平面布置图、仪表盘正面布置图、初步询价说明书；工艺控制流程图；DCS系统配置图；初步管道仪表流程图；设计条件说明书；（2）B（内部审查版）、C（用户审查版）、D（确认版）内容设计开工技术准备说明书；仪表设计规定；设计计划；初步管道仪表流程图的B、C、D版；设计条件说明书；分包项目设计要求说明书；工程设计文件；2详细工程设计阶段要依次进行E(研究版)、F（设计版）、G（施工版）设计(1)E版内容仪表索引仪表数据表仪表盘布置图控制室布置图DCS系统配置图（初步）仪表回路图连锁系统逻辑图、时序图仪表供电系统图仪表电缆桥架布置总图DCSI/O表主要仪表技术说明书DCS技术规格书仪表采购单（2）F、E版内容若是常规仪表设计设计文件目录仪表设计规定仪表技术说明书仪表施工安装要求仪表索引仪表数据表报警连锁设定值表电流表管缆表铭牌表仪表拌热绝热表仪表空气分配器表仪表安装材料表控制室内电缆表电缆分配表联锁系统逻辑图顺序控制系统时序图继电器联锁原理图仪表回路图控制室布置图仪表盘布置图闪光报警器灯瓶布置图半模拟仪表布置图继电器箱布置图端子配线图半模拟盘配线图仪表供电系统图供电箱接线图仪表穿板接线图控制室电缆管缆布置图仪表布置图仪表电缆桥架布置总图仪表电缆管缆及桥架布置图现场仪表配线图仪表空气管道配线图或系统图仪表接地系统图仪表安装图若使用DCS，则F、G版包括设计文件目录DCSI/O表联锁系统逻辑图仪表回路图控制室布置图端子配线图仪表接地系统图DCS监控数据表DCS系统配置图端子（安全栅）布置图工艺流程显示图DCS操作组分配表DCS趋势组分配表DCS生产报表其它必要文件针对所选的具体型号的DCS，在具体的设计文件中要包括所有部分的说明书、图表。五、自控系统的安全规则自控设计和仪表选型中必须考虑有关防火、防爆、接地、隔离、保温、拌热等问题1防爆电器的分类、分级、温度分组煤矿井下使用的为Ι类防爆电器工厂使用的电器为ΙΙ类防爆电器分类标准中使用了最小点燃电流比指标MICR,指各种被测气体或蒸汽的最小点燃电流与实验室条件下甲烷的最小点燃电流之比ⅡA级防爆电器,MICR>0.8;ⅡB级防爆电器0.45≦MICR≦0.8;ⅡC级防爆电器MICR<0.45;2防爆电器设备的类型隔爆型（电器设备的标志为d）将电器设备的带电部件放在特制的外壳内，该外壳具有将壳内电器部件产生的火花和电弧与壳外爆炸性混合物隔离开的作用，并能承受进入壳内的爆炸性混合物被壳内电器设备的火花、电弧引爆时所产生的爆炸压力，而外壳不被破坏；同时能防止壳内爆炸生成物向壳外爆炸性混合物传爆，不会引起壳外爆炸性混合物燃烧和爆炸。这种特殊的外壳称为“隔爆外壳”。具有隔爆外壳的电器设备称为“隔爆型电器设备”。隔爆型电器设备广泛用于煤矿井下等不爆炸性环境工作场所。增安型（电器设备的标志为e）

对于那些在正常条件下不会产生电弧、火花和危险温度的矿用电器设备，为了提高其安全程度，在设备的结构、制造工艺等方面采取一系列措施，从而避免了设备在运行和过载条件下产生火花、电弧和危险温度，实现了电器防爆。本安型（电器设备的标志为ia或ib）通过电气原理限制电器的电流、功率，达到在正常工作或发生故障时能够避免火化、高温或电弧引爆正压型充油型充沙型无火花型特殊型逆变焊接电源主讲：李现明1电焊机在我国装备制造业中的重要性装备制造业是为国民经济发展提供技术装备的基础性产业，大力振兴装备制造业是贯彻落实科学发展观、走新型工业化道路、提高国际竞争力、实现国民经济全面协调可持续发展的战略举措。焊接是一种将材料永久连接，并成为具有给定功能结构的制造技术。国民经济的诸多行业都需要大量高性能、高品质的电焊机。目前，钢材是最主要的结构材料。钢材必须经过加工才能成为具有给定功能的产品。由于焊接结构具有重量轻、成本低、质量稳定、生产周期短、效率高，以及市场反应速度快等优点，所以焊接结构的应用日益增多。电焊机则是保证高质量焊接首要的必备条件。我国钢材总产量达到2亿多T，实际钢消耗量是3亿1千万T，几乎占到全世界钢材消耗量的1／3，成为世界上最大的钢材生产国和消费国。这为我国电焊机事业的发展提供了很大的空间。长江三峡水利枢纽工程，其水电站的水轮机转轮直径为10.7m，高5.4m，重达440t，为世界最大、最重的不锈钢焊接转轮。三峡水电站的电动机定子座和蜗壳的结构也是巨大的，其中电动机定子座直径为22m，高6m，重832t，是在我国焊接的最大钢结构机座；蜗壳进水直径为12.4m，总重量750t，为世界最大、最重的焊接蜗壳。西气东输工程的天然气管线，全长4300km，其中涉及到大量的螺旋管焊接和直缝管焊接。这是我国铺设的第一条高强度钢的长距离管线，并且在铺设中大量使用了自动化焊接设备。“世界第一拱桥”——上海卢浦大桥，全长3900m，跨度550m，为世界跨度最大的全焊钢结构拱桥，用3.4万T厚度为30-lOOmm的细晶粒钢焊接而成。上海的金茂大厦，采用焊接钢结构框架，共有88层，高420m。我国造船的总吨位从1985年的每年5O万t，提高到2002年的463万t，成为世界第三造船大国。这是在造船行业中大力推广先进、高效焊接设备的结果。“神舟”载人飞船和长征系列运载火箭的燃料箱，都是全焊接的铝合金结构。奥太公司之所以有如此大的成就，原因之一是因为选择了一个富有发展潜力、自动化专业能够唱主角的好产品。2电焊机行业生产发展方向

逆变式弧焊机是一种电力电子技术与焊接技术相结合的高科技产品，具有良好的电气性能和焊接工艺性能，是目前国际上公认的最先进的电焊机。①控制性能优异，容易实现焊机智能化。②动载好，焊接工艺性优良。③重量轻，体积小。④效率高、功率因数高。⑤引弧性能好，可实现贫飞溅或无飞溅。⑥焊接速度快。⑦功能多，且转换方便。电焊机产品将逐步走向数字化。

数字化焊接电源可以实现焊接电压、电流波形快速检测并计算短路过渡特征参数，进行自适应最优控制，用现代控制理论算法使特征参数和焊接规范始终调节于最佳范围内，使焊接电弧处于稳定、动态性能最佳的工作状态。对短路过渡电流波形的上升时间、燃弧时间，下降时间及各时段的电流峰值进行精确控制，以达到进一步减小焊接飞溅、改善焊接性能及焊接质量的目的。

数字化焊接电源实现了柔性化控制和多功能集成，具有控制精度高、系统稳定性好、产品一致性好、功能升级方便等优点。数字化焊接电源的不断发展将推动整体焊接技术的进步，将促使焊接技术向着焊接工艺高效化、焊接质量控制智能化、焊接生产过程机器人化的方向发展。

3ZX7系列逆变式直流弧焊机原理

4．1逆变器及逆变式弧焊电源逆变式弧焊电源，又称弧焊逆变器。一般是将三相工频(50Hz)交流网路电压，先经输入整流器整流和滤波变成直流，再通过大功率开关电子元件(晶闸管SCR、晶体管GTR、场效应管MOSFET或IGBT)的交替开关作用，将整流后的直流逆变成几kHz——几十kHz的中频交流电压，并经变压器降至适合于焊接的几十伏电压，然后再次整流并经电抗滤波输出相当平稳的直流焊接电流。

为什么要采用上述这种方式呢?这是因为如果直接用逆变降压后的交流电进行焊接，由于其频率高，则感抗大，导致焊接回路中有功功率大大降低。因此，还需再次进行整流。4．2逆变焊接电源的基本组成弧焊逆变器的基本特点是工作频率高，由此而带来很多优点。这是因为变压器，无论是一次绕组还是二次绕组，其电势E与电流的频率、磁通密度B、铁心截面积S及绕组的匝数N如下关系：E=4.44fBSN而绕组的端电压近似等于E，当U,B确定后，若提高f，则S减小，N减少，因此，变压器的质量和体积就可以大大减少。这样，就能使整机的质量和体积显著减小。不仅如此，还因为频率的提高及其他因素而带来了许多优点，与传统弧焊电源比较，其主要特点如下a．体积小、质量轻，节省材料，移动、携带方便。b．高效节能，效率可达80％-90％，比传统焊机节电1／3以上。c．动特性好，引弧容易，电弧稳定，焊缝成形美观，飞溅小。d．焊接参数自动调节控制方便，很适合作为自动焊接电源。e．可一机多用。4.3IGBT逆变式弧焊机4．5．1IGBT特性及其逆变器电路原理4．5．1．1IGBT特性IGBT是绝缘栅双极晶体管的代号。它是将MOSFET和GTR集成在一个芯片上的复合器件。功率MOSFIT是单极型电压驱动器件。它具有工作速度快、输入阻抗高、热稳定性好以及驱动电路简单等特点，但它导通电阻较大，电流容量也较低，而GTR是双极型电流驱动器件，其阻断电压高，载流能力强，但工作速度较慢，驱动电流大、控制电路较复杂。这两类器件的缺点限制了它们的发展。目前出现许多新型复合器件，这些新型电力电子复合器件集合了单极型和双极型器件各自的优点。IGBT发展较快，这种复合器件属于晶体管类，它既可作为开关用，也可作为放大器件使用。由于它综合了MOSFET和GTR两者的优点，因而具有良好的特性，很适合作焊接电源的逆变器开关用。我国已经开发出100-630A各种规格IGBT逆变弧焊电源。IGBT与MOSFET比较有如下不同点：a．IGBT单管或模块容量比较大。耐压1200V，最大容量可达600A，而M0SFET耐压1000V，最大容量只有3OA左右。弧焊逆变器不必采用多管IGBT并联。b．IGBT饱和压降比较低，有利于减少管子功率损耗。例如BSM—GB系列的IGBT，各种规格的饱和压降均为2.8V，而MOSFET由于通道电阻比较大，饱和压降一般在3-4V以上，导通管子功率损耗较大。IGBT的通态电压和GTR相同，与偏置电压有关。但在大电流区域内，由于电导调制作用，IGBT比M0SFET的通态电压低。c．MOSFET的通态温度系数为正。随着电流增加和温度上升，其通道电阻增加。这一特性对管组的并联非常有利，即并联工作管子中，哪一个温度高，通道电阻也增大，使其所通过的电流相对减小。而GTR则相反．由于它的通态温度系数为负，并联工作的管组中，哪一个管子温度上升，通道电阻变小，使其所通过的电流增加。如此演变下去，就可能导致该管子由于电流、温度的不断增加而烧坏。IGBT又是另一种特性，在小电流区域内通态温度系数为负值，在大电流区域内为正值，即当电流增大到一定值之后温度系数由负变正，对管子并联工作有利。d．开关损耗特性。IGBT的开关损耗比GTR小，一般约为其1／5-1／3，但比MOSFET大，这与开关时间快慢有关。e．高频特性。MOSFET可工作在30kHz以上，IGBT工作在10-30kHz，GTR工作在25kHz以下。IGBT作为焊接电源逆变器开关器件有如下优点。a.电压驱动，驱动功率小，输入阻抗高。b．高的开关速度，一般开关时间是同规格GTR的1／10，一般GTR工作频率在5kHz以下，MOSFET为30kHz以下，IGBT在10-30kHz。c．开通损耗小，饱和压降降低，开关损耗约为双极晶体管的1／3左右，IGBT的饱和压降较低，标准饱和压降为3V，与相同规格的MOSFET相比，通态电阻至少小10倍，通态压降减少10倍，通态损耗大大减小。在额定条件下，饱和压降与温度关系为1.4倍/100℃，而MOSFET约为2倍／100℃。d．安全工作区宽。IGBT与MOSFET相同，没有二次击穿现象，高压安全工作区比双极晶体管宽。e.电流密度高，载流容量大，电流密度为同规格双极晶体管的1.5倍，载流容量为MOSFET的5-10倍。但IGBT使用时应注意以下几点：a．由于极高的输入阻抗，对静电放电敏感，使用时应尽量防止感应电荷的存在。b．为了防止误动作，门极应加5V或更大反向偏置电压。e．为了避免发生擎住现象，设计电路时应保证IGBT中的最大集电极电流不超过ICM，或用加大门极电阻的办法延长IGBT的关断时间。4.5.1.2IGBT逆变器电路原理三相380V交流电压经全桥整流滤波后，送到IGBT全桥式逆变开关，逆变产生的高频(20kHz)交流电压经二次侧带有中间抽头的功率高频变压器降压，以及整流滤波后送到电弧负载。焊接电压、电流的调节和外特性形状的控制，采用脉宽调制(PWM)，电流反馈信号借助莱姆(LEM)电流传感器获得。采用全桥式的目的，在于使开关管承受同样的耐压和电流情况下逆变器有更大的功率输出。VD1-VD4与IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4反向并联，承受负载产生的反向电流以保护开关管。4个缓冲(吸收)环节的引入是为了避免4个开关管在关断时过高的电压上升速度和减少管子的关断损耗。在此电路中，桥式对边上的2只IGBT如IGBT1、IGBT4或IGBT2、IGBT3是同时导通和关断的，对边上的2对开关管交替通断，相位差为180。当激励脉冲信号轮流驱动IGBT1、IGBT4、IGBT2、IGBT3时，逆变主电路把直流高压约540V转换为20kHz的高频交流电压送到高频变压器，经降压整流滤波输出。由于IGBT的单管(特别是模块)控制电流能力强(最大可达600A)，因此电路的每一开关臂仅用单只IGBT，简化主电路和驱动电路的结构。也就是说，驱动电路的设计只需考虑能激励单只MOSFET所需功率就行。借助PWM调制和只取电流负反馈，便可获恒电流特性，如图所示。曲线1为恒流特性，曲线2为电弧负载特性。在某只IGBT的电压和电流波形，如图示。直流弧焊逆变器电流反馈信号的采样方式有多种：在交流侧接交流互感器；在直流侧接无感电阻多种：在交流侧接交流互感器；在直流侧接无感电阻或直流互感器。它们各自有不同的优缺点。而PWM控制的直流弧焊逆变器多是采用电流表配用的分流器不是无感电阻，得到的反馈信号为毫伏级(小于75mv)，信噪比小。这种取样方式在控制电路与输出主电路之间有公共点，以致干扰增加，一般需要通过光电耦合器来隔离电的直接联系，提高反馈系统的稳定性。本例采用莱姆(LEM)电流传感器对焊接电流采样，实现了与输出主电路完全隔离，动态反快，采样电流与输出电流线性好的反馈控制。 中厚板生产自动化主讲：李现明1概述1济钢中厚板厂，一期工程设计年产量4O万t，1998年2月投产；二期工程设计年产8O万t，现已竣工达产；三期工程设计年产l15万t。2002年生产钢板95万t。济钢中厚板厂现有职工510人，青工占7O％以上，工程师以上职称42人。2工艺流程原料——加热——高压水粗除鳞——四辊粗轧机轧制——四辊精轧机轧制——轧后快冷——矫直——冷床冷却——翻板——剪切——成品检查标识——入库3主要设备1)加热炉：两座扼流连续推钢加热炉，一座步进梁式蓄热式加热炉，加热能力340t／h。2)四辊可逆粗轧机：工作辊尺寸直径800～725×3200mm，支承辊尺寸1400～1315×2950mm，最大轧制力30000kN。3)四辊精轧机：3500mm四辊可逆式精轧机，配备有液压AGC、液压弯辊装置，机后配备γ射线自动测厚仪，可实现全过程自动轧钢。轧辊尺寸1030-930×3500mm，支承辊尺寸2100～1880×3400mm，最大轧制力70000kN，轧机净压靠刚性1000kN／mm。4)控冷装置：采用高密集管层流冷却，水冷区的长度1600mm、宽度1500～3350mm，冷却速度为2～32C／s。5)矫直机四重式九辊热矫直机：矫直钢板厚度8-60mm，最大矫直力6300kN。四重式强力型十一辊热矫直机，矫直钢板厚度6～100mm，矫直钢板强度490N／mm。最大开口度为300mm，矫直精度为1.5mm／m。6)双边剪：三轴传动滚切式双边剪，最大剪切力为2×7000kN，剪切厚度6～50mm。7)在线超声波探伤：采用三次通过检测法，检测钢板厚度6～100mm，宽度1500～3350mm。4主要产品

常规产品规格：厚度8～100mm，最大宽度3350mm。主要品种有：普通碳素结构钢；耐候板；汽车大梁板；桥梁板；模具钢板；十几个品种通过了中、英、法、挪威、德、日本、韩国、意大利、美等九国船级社的认证。5中厚板生产自动化5.1概述全球中厚板生产技术的奋进目标是“一高一低”，一高是高质量、一低是低成本，两者互相关联。现代化中厚板生产要求连续化、批量生产管理的科学化，质量指标严格控制。生产数据信息及时得到反馈，废次品迅速有效地遏制，工序与工序、设备与设备、各自动化之间紧密联结，某些操作人工难以胜任。中厚板生产实现自动化，不仅仅是省几个人，而是实现优质、高、低耗、安全生产的有力保证。

中厚板轧机自动化始于1964年，由于中厚板轧制工艺的特殊性，订货产品规格的繁杂、质量指标的千差万别，中厚板轧机的自动化进程要比热带轧机晚10年之多。中厚板生产要实现全面自动化尚需有一段艰苦的里程。目前，全球中厚板生产自动化系统控制比较完善的首推日本川崎水岛厂5490mm单机架轧机，国内以宝钢5000mm双机架轧机自动化水平最高。全球大部分现代化厚板轧机都实现四级自动化，轧机只设一人操纵或监视，操作台已取消一半，实现自动化控制或遥控方式；一些吊车已改为地面操作，视线好又无需人员指挥。因此，车间定员大为缩减。5.2中厚板生产自动化的特点1横轧是中厚板轧机生产技术的特点之一，横轧的目的，一是展宽，当原料宽度不足于板宽时，采用展宽方式以达到板宽的要求；二是减少钢板纵横向性能差。这种特殊的轧制方式，促使轧机迟迟未能走向自动化，直至今中厚板轧机自动化过程中横轧仍然是一个关键的环节。2中厚板轧制通常在一个机架或两个机架上实行多道次往复轧制，原料除板坯以外，有时尚用大小钢锭、锻制坯与二次坯，规格非常繁杂，成品板规格和钢号也很多，即使原料尺寸与成品尺寸相近，但由于钢种的不同，轧制规程仍有很大的差异，给轧机自动化带来一定难度。3板型控制除横向与纵向以外，尚有平面板型的控制，再加上立辊轧边，更增加轧机自动化的难度。4控轧控冷是中厚板轧机的一项特长，因中厚板轧机具有随意变换道次和轧制温度的灵活性，并采取一些待温等轧的有效措施，有目的地控制道次压下率与等轧终轧温度，使轧机自动化添加了许多不稳定的因素。5虽然采用控轧控冷技术，使线外热处理量明显减少，但中厚板线外热处理仍然是一项必不可少的繁重工序。热处理种类有正火、回火、淬火、退火、调质(淬火+回火，正火+回火)及缓冷等方式，而炉型有连续式和间歇式之分，非常繁多。由于中厚板热处理量大，占用车间面积广，工序周期长，连续性差，要实现自动化自然会受到一定的影响。6流程路线多，而且有交叉、逆流及复重处理的线路。从板厚分，厚50mm以下经剪切线，厚50mm以上送往火焰切割线；从热处理分，需热处理板送往热处理跨，而非热处理板经剪切后可直接送往成品库。平直度不合格的板应送往冷矫直线补矫。管线板要求超声波探伤后交货时需经管线板超声波探伤检查。一些特殊性能板需移至地上进行全面探伤，这些钢板探伤目前都靠人工进行。一些低温用板要求去磁时需送往去磁线逐块进行去磁。这些流程要实现自动化比较困难，国外至今也都未走向自动化。7对中厚板外表与内在质量的要求都在逐年提高，仅靠人工操作已感困难，且很不稳定，因此，必需依赖电脑控制。8中厚板是小批量多品种生产，大量产品信息跟踪与反馈只靠人工，往往有些疏漏，也需要有电脑协助管理。9中厚板检测与检验工作量很大，有些钢板需逐块取样，而且要求把检测信息及时采集与反馈，检验取样与试验结果也要求及时传递到发货部门，以便迅速发货给用户。这些工作只有电脑联网方能解决。10

中厚板厚度达500mm，宽度达5350mm，重达250t。产品特殊且很重要，除矩形板以外，还有园形、锥形、梯形、异厚、异宽、带肋及防挠等钢板。品种除船、管线、桥梁、锅炉、容器、储罐、海上平台、建筑及机器结构等用板以外，还有舰艇、战车、坦克装甲、导弹及卫星等重要用板，不但性能要求特殊，而且检验项目很严格，取样量大，要求每块板取样，也必需依靠电脑来管理才能胜任。5.3中厚板生产自动化应具备的条件

1应有先进的中厚板生产工艺，加热炉装料至成品板收集堆垛工序之间用辊道与移送机卸接，组合成一条连续化生产线。2轧机应具有较大的刚度，轧制参数稳定且变动小，并具备有多道次轧制和展宽轧钢对正等电气化机械化传动设备。3整条轧制线应配备有性能高而稳定的计量、检测、分析及控制等仪表装置或元件。计量有计数、称量及流量等装置；检测有测温、测压、测速、测厚、测宽、测长、测位、测时、测板型、测平直度、测镰刀弯、测内在与表面缺陷等仪器；分析有炉气、酸液、水质等成分的确定；控制有各类逻辑、程序、计算机实时或分时控制等，并配有电控、热工仪表控制及液压控制等系统。4有可靠的软件技术，有一整套实用的数据。5拥有一大批自动化高层人才来掌握与这些先进的自动化装备。6配备先进的三电系统，三电指配电、传动与自动化、仪表与电讯。三电是保证自动化系统与控制、高产、优质、低耗、多品种、省时、节省劳力及安全稳定生产的必要务件。三电系统关系紧密，互相渗透，且有其独特性，缺一不可。而三电必须包括有主机、辅助附属等设备与设施的电力传动、供配电、仪表、电讯及四级自动化控制系统。5.4中厚板生产自动化控制功能

中厚板生产自动化系统按控制功能分为基础自动化(BA)，称为零级(L0)；过程控制计算机(SCC)称为一级(L1)；生产控制计算机(PCd)，称为二级(L2)；管理系统(M2)，称为三级(L3)，也有称一级、二级、三级、四级的，即L1、L2、L3、L4。不管级别怎么称呼，功能都一样。每级自成为一个有机的整体，但四级间关系密切，互相联络，信息共享。自动化级别愈多，自动化程度愈高，调试也越复杂，要求技术水平也越高。5.4.1基础自动化

指单机设备及其辅助设备的自动化连锁控制，必要时也可切换到手动操作，是各级自动化的基础，直接监视每台设备的运行状态，并单独配置l台或多台计算机。中厚板轧机多数设备均已实现了自动化。如轧机基础自动化是接受过程自动化计算机下达的轧制程序指令，按轧制道次与道次压下量来实现AIC与AGC，按轧件尺寸，控制主电动机转速；按宽度与延伸轧制的要求来控制推床开口度，旋转辊道转钢或非转钢轧制；依据轧制状况来调整板型控制装置的各种手段，以取得最佳的板形。基础自动化一般包括运转控制子系统、传送子系统、硬件设备及测量等。该项计算机一般应由设备制造方提供硬件和软件。5.4.2过程控制计算机用于从原料上料至打印喷字各个生产过程的监视与控制，并进行实时处理。该控制结合具体生产任务，将基础自动化单项设备及其前后辅助设备，一部分生产过程或全厂生产过程进行连锁、跟踪、并进行实时处理。并根据生产任务的要求，及时为某项设备编制出一套过程机的程序软件。过程控制一般包括工艺闭环系统，钢板厚度、凸度、平面板型及温度控制环、预设程序，低级跟踪、记忆操作数据存储、人机信息、警报事件逻辑与指示打印系统，测量数据收集、短期质量保证、中期质量保证与发展系统等。5.4.3生产控制计算机负责全厂生产计划安排、指令发放、中间库与成品堆存、所有操作台生产调、进行生产分析、编制生产报表、轧辊、工具及备品备件管理、钢板检验等。生产控制一般包括轧机调整系统和设备匹配支撑系统。前者有自动自适应过程模型、高级跟踪、生产机器逻辑、过程分析、长期质量保证及离线模拟等，而后者有生产计划与程序、产品跟踪、订单控制及数据选择分析等。5.4.4管理系统用于实现全厂生产计算机管理，是现代化中厚板厂自动化不可或缺的重要组成部分。管理系统一般包括接受订单，合同分解组合与执行，原料、产品、质量及生产计划等设计；产量、质量、检验、成本、财务、设备状况、合同、发货计划及生产技术标准等管理，生产实绩采集、物流跟踪、质量判定、全厂生产协调、通讯交流及周边厂联络。5.5中厚板生产四级自动化控制功能范围基础自动化1)控制目标：单设备自动化，直接监视运行状态(2)控制项目：加热炉、除鳞箱、辊轧机轧机、精轧机、快冷装置、热矫直机、冷床、超声波探伤装置、切头剪、双边剪、定尺剪、废边收集装置、标记装置、冷矫直机、常化炉、淬火炉、辊式淬火机、抛丸涂漆线等。各台设备又可细分若干项目，同时设有各自的计算机，另有设备故障诊断。(3)控制范围：每台设备PLC／DCS控制，并设监视系统。(4)系统分析内容：程序位置、速度、温度、热工、尺寸等控制与采集。(5)系统功能：信号采集、材料性能、板坯称重、测长、定位，顺序、位置、高压水除鳞、轧制速度主令，宽度、厚度、板型、快冷、矫直、冷却、剪切，标记、热处理、设备监视、MMI、介质系统等。（6)硬件系统：网络拓扑结构为分段总线式，用现场总线或直接连接远程I／O进行分布式数据采集，字式传动装置通过专用的传动总线与BA主系统相连，设置设备监视系统。过程控制计算机过程控制计算机(SCC)，1级(L1)或2级(L2)，用于工序监视。．(1)控制目标：结合具体生产任务，将BA单项设备或其前后辅助设备、一段生产流程或全厂生产过程进行控制与跟踪，并实时处理。(2)控制项目：坯料跟踪、加热炉装出炉控制、轧机轧制程序、AGC、APC、板型控制、CR、TM—CP、ACC、AWC、同步轧制、自动换辊、热矫辊形控制、剪刃间隙调整、换剪刃、画线机控制。(3)控制范围：原料上料至打印喷字、收集等全过程监视与控制、实时处理。(4)系统分析内容：跟踪加工参数、质量等。(5)系统功能：材料跟踪、板坯核对、加热控制、轧制节奏、设定计算、平面板型、凸度、平直度、宽度、调温、冷却、质量分类、热矫、设定计算、剪切、划线、喷字、打印、模拟轧制、板流向、热处理、冷矫、数据采集、操作指导、画面报表、数据通讯、数学模型、自适应控制。(6)硬件系统：采用多处理器连接磁盘，用镜像盘或陈列盘，网络拓扑结构为星形网。生产控制计算机生产控制计算机(PCC)，2级(L2)或3级(L)