周 東 宣龍高速線材有限責(zé)任公司

高線集卷控制系統(tǒng)改進(jìn)

周 東 宣龍高速線材有限責(zé)任公司

本文主要介紹高線集卷系統(tǒng)組成、工作原理及針對集卷設(shè)備存在的部分問題進(jìn)行改進(jìn)的方法。

集卷區(qū)；變頻器；直流制動；位置對中

1、前言

宣龍公司第二條高速線材生產(chǎn)線于2006年9月建成投產(chǎn)，為全自動化連續(xù)單線無扭軋制、控冷高速生產(chǎn)線，設(shè)計年產(chǎn)量45萬噸。主要生產(chǎn)φ5.5～16mm的光面和螺紋盤條。

2、系統(tǒng)功能

高線集卷區(qū)完成將風(fēng)冷輥道散卷收集整理后運(yùn)送到PF鏈的工序。其設(shè)備主要包括分離指、鼻錐、內(nèi)芯軸、芯棒、承卷平臺和卸卷小車。整體動作過程為：

1）散卷由風(fēng)冷輥道進(jìn)入集卷筒，當(dāng)盤卷達(dá)到一定高度后，分離指打開，落到承卷平臺上，承卷平臺開始開始慢速下落。

2）輥道上的鋼完全落到承卷平臺上后，分離指閉合，平臺快速下降，同時內(nèi)芯軸下降。當(dāng)平臺和內(nèi)芯軸均下降到位后，平臺打開，芯棒開始旋轉(zhuǎn)。

3）芯棒旋轉(zhuǎn)到位后，平臺閉合上升，內(nèi)芯軸上升，集卷小車前進(jìn)接卷，接卷動作完成后卸卷，然后小車再次駛向接卷位，C形鉤駛出，小車返回。整個循環(huán)過程結(jié)束,等待下一次動作循環(huán)執(zhí)行。

3、控制系統(tǒng)構(gòu)成

為實(shí)現(xiàn)集卷的功能，其控制系統(tǒng)組成如圖1。

整個系統(tǒng)以Profibus-DP方式進(jìn)行通訊。主站采用S7400系列CPU型號6ES7 414-2XG03-0AB0，PROFIBUS1中遠(yuǎn)程站RT31連接操作所用的輸入輸出信號，RT32為集卷區(qū)檢測輸入信號和輸出控制量。接口模板IM467型號6ES7 467-5GJ02-0AB0，PROFIBUS2用于連接小車行走、平臺升降和芯棒旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制的變頻器，平臺升降采用變頻器型號為6SE7031-5EF60-Z，小車行走和芯棒旋轉(zhuǎn)采用變頻器型號為6SE7031-0EF60-Z。

4、集卷設(shè)備的部分改進(jìn)

集卷區(qū)主要特點(diǎn)是：設(shè)備檢測和控制元件多、動作頻繁、環(huán)境差。因此設(shè)備易受干擾或損壞，故障率高。日常生產(chǎn)維護(hù)中應(yīng)加強(qiáng)對檢測元件的防護(hù)及線路的保護(hù)，合理選擇線路走向，避免信號受到干擾，同時對設(shè)備進(jìn)行必要改進(jìn)，這些對于保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。

圖1 控制系統(tǒng)分布圖

下面就我廠在集卷區(qū)進(jìn)行的部分改進(jìn)加以介紹：

4.1 集卷小車位置檢測和卸卷位置對中控制

集卷小車的位置檢測和對中，我們以前采用的方法是在小車控制電機(jī)處安裝碼盤，用于檢測小車新走的位置，以便進(jìn)行速度控制和位置對中，接卷處安裝冷檢檢測盤卷長度。小車接卷位碼數(shù)L1(初始碼數(shù))，小車到C型鉤中心位碼數(shù)L2，小車行走過程中冷檢檢測到有卷時碼數(shù)M1，無卷時碼數(shù)M2。則小車停止位碼數(shù)為L2+( M2-M1)/2。雖然整體控制思路是正確的，但存在以下問題：集卷區(qū)環(huán)境較差，碼盤易損壞；碼盤電纜和小車電機(jī)的動力電纜要同時經(jīng)過活動拖鏈連接到小車車體相應(yīng)的設(shè)備上，小車變頻電機(jī)造成的電磁干擾對碼盤線路影響很大，導(dǎo)致數(shù)據(jù)測量不準(zhǔn)；碼盤電纜隨車體往復(fù)運(yùn)動造成破損和斷裂。控制效果不很理想，同時維護(hù)費(fèi)用很高。

之后我們用滑輪組來完成小車的位置檢測和小車定位圖2所示，虛線框圖部分由兩個定滑輪和一個動滑輪組成線塔位于車體后端，通過鋼絲繩連接。動滑輪底部安有配重，隨小車的移動而上下運(yùn)動。位置檢測開關(guān)安裝在線塔支架上，為五個對射開關(guān)，分別用于接卷位、接卷減速位、卸卷位、卸卷停止位和卸卷極限位五個位置檢測。位置對中可通過小車到停止位后程序延時進(jìn)行控制，對于不同的鋼種需要適當(dāng)調(diào)節(jié)，參數(shù)修改可設(shè)置在操作畫面上，操作很方便。由于整個裝置位于集卷區(qū)后端，因此環(huán)境好，線路固定、開關(guān)不會受到粉塵、震動、機(jī)械偏移影響，運(yùn)行穩(wěn)定維護(hù)量小，應(yīng)用效果很好。

4.2 變頻設(shè)備由抱閘制動改為電磁制動

集卷區(qū)由變頻器控制的設(shè)備有集卷小車行走電機(jī)、平臺升降電機(jī)和芯棒旋轉(zhuǎn)電機(jī)，以上均由抱閘進(jìn)行制動。在實(shí)際應(yīng)用中，由于抱閘調(diào)節(jié)不合適或抱閘磨損經(jīng)常造成設(shè)備停過位和堵轉(zhuǎn)故障。有鑒于此，我們將抱閘制動改為電磁制動。

其工作原理為：當(dāng)變頻器的輸出為零，異步電動機(jī)的定子不再有磁場旋轉(zhuǎn)時，變頻器向異步電動機(jī)的定子繞組通入直流電流，異步電動機(jī)便處于能耗制動狀態(tài)，轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子切割靜止磁場而產(chǎn)生制動力矩，使電動機(jī)迅速停止。此種方法使動能轉(zhuǎn)化成電能，以熱損耗的形式消耗于電動機(jī)的轉(zhuǎn)子回路中。它的好處就是使系統(tǒng)在很短時間內(nèi)準(zhǔn)確停車。仍以集卷小車控制為例，改造前集卷小車采用機(jī)械抱閘制動，當(dāng)小車停止運(yùn)行時，撤掉給變頻器的使能，同時小車的抱閘線圈動作，靠機(jī)械摩擦力讓小車制動。改電磁制動具體方法是：合閘時后給變頻器使能信號，小車速度給定為零時仍然保持使能信號為1，變頻器以off3方式停車，激活直流制動。激活后變頻器沿著斜坡（參數(shù)p466.1）降至直流制動開始頻率（參數(shù)p398），在去磁時間（參數(shù)p603）內(nèi)逆變器脈沖被封鎖。接著，按所設(shè)置的制動時間（參數(shù)p397）注入所需的制動電流（p396）進(jìn)行直流制動。我們采用直流制動電流p393=20A、制動時間p397=5.0、去磁時間p603=1.55，長期使用效果非常好。

5、結(jié)束語

經(jīng)改進(jìn)的集卷控制系統(tǒng)，在近四年的使用中，運(yùn)行穩(wěn)定，設(shè)備事故率低，能很好地滿足生產(chǎn)要求。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.16.033