董豐收，韓俊峰，尤 翔

(中國重型機械研究院有限公司，陜西 西安 710032)

1 前言

在可逆式板帶軋機生產(chǎn)中，帶卷的對接焊縫、裂邊等有缺陷的帶卷區(qū)或點(統(tǒng)稱‘疵點’)通過軋制變形區(qū)之前，機組自動降速按限定的速度通過疵點區(qū)域，然后再自動升速恢復(fù)機組的正常生產(chǎn)速度。完成有瑕疵的帶卷區(qū)或點在限定速度內(nèi)安全通過軋制變形區(qū)的功能，防止機組斷帶、跑偏等現(xiàn)象的發(fā)生。使得這種方法可行、可靠，而且在實際使用時操作簡單方便。在實際應(yīng)用中得效果良好。

傳統(tǒng)的金屬板帶材加工機組由左右卷取機、左右軋線線速度測量輥、主軋機(也可以是類同設(shè)備)、左右上卷、卸卷小車等設(shè)備組成，如圖1所示。

左右卷取機設(shè)備為恒張力控制，主軋機為速度控制。機組在正常生產(chǎn)時運行速度相對較高，在來料有帶材對接焊縫點、缺陷區(qū)經(jīng)過軋制變形區(qū)時，容易發(fā)生斷帶、跑偏現(xiàn)象。為了減少或避免類似不安全現(xiàn)象的發(fā)生，就要求機組在有疵點區(qū)通過軋制變形區(qū)時必須限速通過。

基于這種工藝要求，開發(fā)了疵點記憶式安全過帶功能。

2 在左右卷取設(shè)備上增設(shè)記長或記圈功能

圖1 機組組成Fig.1 Constitution of metal strip rolling equipment

左右卷取設(shè)備具備記長或記圈功能是標定和識別疵點區(qū)的基本條件。只有具備此功能才能在帶卷上標識出某疵點的唯一位置(長度值或圈數(shù)值)。為了防止機組在松卷、滑帶等情況下記長不準確，通常采取記圈的方法來標識疵點。

在此方案中卷取設(shè)備的計圈功能由左右卷取機拖動電機的增量式編碼器來完成。采用分辨率為每圈1024的增量式編碼器，通過高速計數(shù)模塊進行脈沖數(shù)累計計圈。經(jīng)過量綱變換的脈沖數(shù)可以對應(yīng)到相應(yīng)卷取機卷取帶卷上的每個長度點。雖然圈數(shù)值在換算長度時存在卷徑變化的問題，但并不影響圈數(shù)和帶長相對應(yīng)的唯一性，即任意一圈數(shù)值對應(yīng)唯一的帶長位置值。

假定卷取機電機編碼器分辨率為F，卷取機減速比為N，計數(shù)器當(dāng)前值為R，則當(dāng)前的圈數(shù)位置為

此時卷取機圈數(shù)測量精度為F×N，按當(dāng)前一般元件選擇時其精度遠遠大于實際需求?？紤]到實際需求，在此的圈數(shù)值選用一位小數(shù)。

3 對標定疵點區(qū)的長度(圈數(shù))位置標定

在第一道次或使用疵點記憶安全過帶功能之前，必須標定各疵點的長度(或圈數(shù))位置。疵點區(qū)域的標定可為手動或自動方式。

在設(shè)備進行第一道次或?qū)ｉT的疵點標定工作道次應(yīng)慢速運行，當(dāng)進入疵點區(qū)時，手動按下疵點標定按鈕，此時自動控制系統(tǒng)對當(dāng)前卷取機圈數(shù)進行存儲和數(shù)據(jù)處理。自動控制系統(tǒng)首先存儲當(dāng)前位置，然后根據(jù)當(dāng)前的機組運行速度、設(shè)定的后道次運行速度對疵點區(qū)的起始位置進行適量的調(diào)整;當(dāng)疵點區(qū)域完全通過后，操作人員手動彈起疵點標定按鈕，自動控制系統(tǒng)對疵點區(qū)域結(jié)束點的圈數(shù)數(shù)據(jù)進行處理、判斷后存儲。通過疵點區(qū)域起始點和結(jié)束點的標定完成一個疵點區(qū)的標定。

在進行自動疵點區(qū)域標定時，將特定格式的疵點區(qū)域數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入到機組自動控制系統(tǒng)中。自動控制系統(tǒng)對讀取的相關(guān)數(shù)據(jù)進行檢測判斷，經(jīng)操作人員確認后一次性標定好所有疵點區(qū)域的標定。

4 鄰近疵點區(qū)的合并功能

在兩個疵點區(qū)相鄰較近時(相鄰疵點合并的距離可以設(shè)定)，自動控制系統(tǒng)可以自動將兩個疵點區(qū)合而為一，從而避免機組過于頻繁的加速/減速影響機組平穩(wěn)性。

在接收到新的疵點區(qū)域起點標定時，自動控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的疵點合并距離將當(dāng)前標定位置與上一疵點區(qū)域結(jié)束點間的圈數(shù)(距離)進行比較和優(yōu)化。當(dāng)其間距小于合并距離設(shè)定時，將此疵點區(qū)域起始點忽略不計，并取消上一疵點區(qū)域的結(jié)束點標定，等待下次結(jié)束點標定作為合并后的疵點區(qū)域結(jié)束點;當(dāng)其間距大于合并距離設(shè)定時，按正常的手動疵點區(qū)域標定程序進行標定運行。

5 疵點區(qū)位置自動向下道次傳遞

在開卷側(cè)進入疵點區(qū)時，自動控制系統(tǒng)自動判斷并給出信號，將卷取側(cè)的當(dāng)前圈數(shù)記憶存儲(作為下道次當(dāng)前疵點區(qū)的結(jié)束點)。在開卷側(cè)判斷疵點區(qū)已通過時，控制系統(tǒng)同樣給出信號，將卷取側(cè)的當(dāng)前圈數(shù)記憶存儲(作為下道次當(dāng)前疵點區(qū)的開始點)。如此類推可以將當(dāng)前道次所記憶的所有疵點區(qū)，由開卷側(cè)逐次傳遞到卷取側(cè)，提供給下一道次使用，而且不受加工帶卷延伸的影響。

左右卷取機疵點區(qū)域見表1。

疵點區(qū)域存儲表可以根據(jù)標定的疵點數(shù)量進行大小調(diào)整。

當(dāng)機組由左向右軋制，軋制區(qū)接近第一個疵點起始位置時，軋線根據(jù)當(dāng)前的機組速度選擇提前減速距離和減速度。以保證在到達疵點區(qū)域起始點位置(LD1)時機組速度能夠降到允許的運行速度，達到安全過帶功能。同時右卷取機將計得的當(dāng)前圈數(shù)值存儲到右卷取疵點記憶位置(RD10);當(dāng)?shù)谝粋€疵點區(qū)域結(jié)束位置(LD2)順利通過軋制區(qū)后，機組開始升速進行正常速度軋制，同時右卷取機將計得的當(dāng)前圈數(shù)值存儲到右卷取疵點記憶位置(RD9)。

表1 左右卷取機疵點區(qū)域Table 1 Defect region table of right and left winders

如此類推，軋線通過位置LD3時，右卷取存儲RD8。軋線通過LD4時，右卷取存儲RD7;軋線通過位置LD5時，右卷取存儲RD6。軋線通過LD6時，右卷取存儲RD5。

當(dāng)機組由右向左軋制時，情況類同。軋線通過位置 RD1時，左卷取存儲LD10。軋線通過RD2時，左卷取存儲RD9;軋線通過位置RD3時，左卷取存儲LD8。軋線通過RD4時，左卷取存儲LD7。

在疵點記憶式安全過帶功能正常運行，并且疵點區(qū)域位置自動傳遞的過程中，可以通過手動、自動方式添加和刪除疵點區(qū)，被確認的新疵點區(qū)域數(shù)據(jù)能夠即刻生效，投入運行。

6 通過軋制變形區(qū)時自動限速

在疵點記憶式安全過帶功能投入工作時，控制系統(tǒng)實時讀取開卷側(cè)的當(dāng)前圈數(shù)實際值與疵點記憶值進行比較，當(dāng)將要進入疵點區(qū)時，機組提前減速并限速通過疵點區(qū)(減速提前量可以調(diào)整)，根據(jù)圈數(shù)判斷疵點區(qū)尾端通過后，機組開始升速恢復(fù)到通過疵點前的機組運行速度。

在疵點記憶式安全過帶功能使能時，首先，自動控制系統(tǒng)讀取第一個疵點區(qū)起始位置值與當(dāng)前機組的軋制位置進行比較獲取可用于減速的減速距離;然后，將當(dāng)前的速度、機組運行速度和安全過帶速度值進行機組降速幅度的運算;機組自動控制系統(tǒng)根據(jù)可用的減速距離(隨機組運行在變化)和安全過帶減速幅度及機組設(shè)定的減速率進行綜合運算，確定機組通過疵點時的減速起始位置。

通過疵點區(qū)域時，當(dāng)自動控制系統(tǒng)檢測到疵點區(qū)域結(jié)束點動過軋制區(qū)時，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的加速度自動恢復(fù)到正常。

7 結(jié)束語

在可逆式板帶軋機上，使用控制軟件實現(xiàn)了疵點記憶式安全過帶功能，在不增加用戶投資的情況下，解決了有疵點區(qū)通過軋制變形區(qū)時必須限速通過的問題。投入現(xiàn)場使用后，有效的減少了實際生產(chǎn)中斷帶、跑偏、故障停機等異常事件的發(fā)生，大大提高了機組作業(yè)率和產(chǎn)品成材率。

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