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        可逆冷帶軋機(jī)厚度控制系統(tǒng)改造

        2014-03-24 07:42:57李寶文楊蘊(yùn)鴻
        中國(guó)設(shè)備工程 2014年3期
        關(guān)鍵詞:冷軋機(jī)預(yù)控下位

        李寶文,楊蘊(yùn)鴻

        (1.西安建筑科技大學(xué),陜西 西安 710055;2.寶雞鈦業(yè)股份有限公司,陜西 寶雞 721014)

        可逆冷帶軋機(jī)厚度控制系統(tǒng)改造

        李寶文1,楊蘊(yùn)鴻2

        (1.西安建筑科技大學(xué),陜西 西安 710055;2.寶雞鈦業(yè)股份有限公司,陜西 寶雞 721014)

        介紹了使用液壓缸、PLC、伺服閥、測(cè)厚儀等對(duì)早期單機(jī)架四輥可逆冷帶軋機(jī)電動(dòng)壓下、模擬控制的厚度控制系統(tǒng)的改造方法。改造后的設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定,且安全可靠。

        可逆冷軋機(jī);厚度控制;AGC;伺服閥

        上世紀(jì)70年代單機(jī)架四輥可逆冷帶軋機(jī)(以下簡(jiǎn)稱“可逆冷軋機(jī)”)的壓下普遍采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)蝸輪蝸桿絲杠傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)壓下;采用模擬電路實(shí)現(xiàn)厚度自動(dòng)控制。存在控制精度低、產(chǎn)品表面質(zhì)量差、成材率低、可靠性差、效率低等問(wèn)題。為此,提出可逆冷帶軋機(jī)厚度控制系統(tǒng)改造方案,以滿足市場(chǎng)對(duì)窄帶鋼的質(zhì)量要求。

        一、改造方案

        首先,改原來(lái)的電動(dòng)壓下為液壓壓下。拆除原軋機(jī)壓下電動(dòng)機(jī)、蝸輪、蝸桿、絲杠,在機(jī)架內(nèi)安裝液壓缸,配備電液伺服閥、液壓站。其次,用上位計(jì)算機(jī)、PLC、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字檢測(cè)器、執(zhí)行器等裝置組成集散式計(jì)算機(jī)厚度控制系統(tǒng)代替原有的模擬厚度控制系統(tǒng)。最后,利用數(shù)字系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì),采用多種先進(jìn)的厚度控制方式實(shí)現(xiàn)高精度、全液壓厚度自動(dòng)控制。

        二、全數(shù)字液壓AGC控制系統(tǒng)的組成及功能

        可逆冷軋機(jī)液壓壓下厚度控制系統(tǒng)是全數(shù)字控制系

        統(tǒng),系統(tǒng)采用了兩級(jí)式計(jì)算機(jī)控制結(jié)構(gòu),如圖1所示,上、下位機(jī)之間通過(guò)基于TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)進(jìn)行通信。

        1.上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

        上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要承擔(dān)最優(yōu)軋制規(guī)程的計(jì)算和系統(tǒng)的人機(jī)聯(lián)系。軋制規(guī)程的計(jì)算是上位機(jī)系統(tǒng)中最重要的內(nèi)容之一,系統(tǒng)將根據(jù)來(lái)料的厚度、寬度、鋼種、成品的目標(biāo)厚度等數(shù)據(jù),計(jì)算可逆軋機(jī)的軋制道次及各道次出口厚度目標(biāo)值、相應(yīng)的軋制力初始值及缸位置初始值等參數(shù),并由基于TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)自動(dòng)送給下位計(jì)算機(jī)。上位機(jī)從下位機(jī)讀取軋機(jī)當(dāng)前的工作狀況等參數(shù),例如:軋制壓力、油缸位置、速度、所軋帶鋼入口和出口厚度等數(shù)據(jù)。作為人機(jī)接口,上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示生產(chǎn)過(guò)程狀態(tài)和控制信息,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值對(duì)設(shè)定模型進(jìn)行適當(dāng)修正、 完成生產(chǎn)記錄及質(zhì)量報(bào)表的打印等。

        2.下位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

        下位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是厚控系統(tǒng)的核心部分,其系統(tǒng)的組成主要包括:S7-400 主機(jī),內(nèi)裝高精度的模擬量輸入輸出模塊、 高速計(jì)數(shù)器模塊、數(shù)字量及脈沖量輸入輸出模塊、 開(kāi)關(guān)量輸入輸出模塊等硬件。位置信號(hào)的檢測(cè)采用高精度 Sony磁尺,厚度信號(hào)的檢測(cè)采用镅同位素射線測(cè)厚儀,速度信號(hào)的檢測(cè)采用高精度光電編碼器。在控制柜里裝有插有現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)調(diào)理板、 功率放大板等模擬電路板的機(jī)籠。操作臺(tái)上有工作方式選擇鍵、道次選擇鍵、預(yù)控加或不加選擇鍵、壓下增、減等按鈕開(kāi)關(guān)供操作工操作。下位計(jì)算機(jī)的主要功能和任務(wù)如下。

        (1)與上位機(jī)通信。下位機(jī)根據(jù)上位機(jī)命令,通過(guò)基于TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)電纜遠(yuǎn)距離采用光纜,近距離采用雙絞線,使用交換機(jī)技術(shù),通信頻率為10/100Mb/s。S7-400采用以太網(wǎng)通信模板CP 443-1,接收上位機(jī)送來(lái)的軋制規(guī)程表。

        (2)在軋制過(guò)程中對(duì)軋機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線控制,即時(shí)采集、發(fā)送各種模擬量信號(hào)、數(shù)字量信號(hào)及脈沖量信號(hào)(包括軋機(jī)兩側(cè)軋制壓力、入口和出口厚度、兩側(cè)缸位移、入口和出口速度等)。

        (3)根據(jù)操作臺(tái)上的操作命令,完成軋機(jī)的預(yù)壓靠、輥縫擺零。

        (4)進(jìn)行厚度閉環(huán)監(jiān)控、厚度預(yù)控和壓下位置或壓力閉環(huán)控制,并通過(guò)伺服閥控制液壓缸驅(qū)動(dòng)軋輥實(shí)現(xiàn)對(duì)帶鋼厚度的實(shí)時(shí)控制。

        (5)定時(shí)向上位機(jī)、操作臺(tái)及機(jī)旁操作箱發(fā)送軋機(jī)當(dāng)前的狀態(tài)或數(shù)據(jù)信號(hào)。

        三、全數(shù)字液壓AGC控制策略

        圖2為液壓AGC系統(tǒng)的功能框圖。由于采用了全數(shù)字計(jì)算機(jī)控制,可以方便地使用目前成熟先進(jìn)的AGC控制策略。這些控制算法均由下位計(jì)算機(jī)軟件編程實(shí)現(xiàn)。

        圖1 全數(shù)字液壓AGC計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

        圖2 液壓AGC系統(tǒng)框圖

        厚度自動(dòng)控制最基本的原理是基于軋制時(shí)的彈塑性曲線。軋制時(shí)帶鋼的實(shí)際軋出厚度h、實(shí)際輥縫S和實(shí)際軋制力p之間的關(guān)系如彈跳方程所示。

        式中:p0—預(yù)壓靠軋制力;

        K—軋機(jī)剛度系數(shù)。

        為消除各種原因造成的厚度偏差,根據(jù)軋制時(shí)的彈塑性曲線,可采用壓力AGC、監(jiān)控AGC、預(yù)控AGC、流量AGC、張力AGC等各種不同的厚度控制策略。

        AGC系統(tǒng)的主要功能有:壓力AGC、監(jiān)控AGC、預(yù)控AGC、流量AGC、張力AGC、軋制規(guī)范管理等。這幾種AGC是組合在一起使用的,保持各自的控制效果,但監(jiān)控AGC與張力AGC不能共用,只能選擇其一工作。一般是選用監(jiān)控AGC,只有在軋制極薄帶材時(shí)才選用張力AGC。

        四、應(yīng)用效果

        550mm帶材冷軋機(jī)改造項(xiàng)目于2008年6月23日正式驗(yàn)收交付使用。從運(yùn)行的生產(chǎn)情況來(lái)看,各項(xiàng)產(chǎn)品質(zhì)量均達(dá)到改造要求,一次成品率均達(dá)到工藝要求。改造后的550mm帶材冷軋機(jī)產(chǎn)品厚度可達(dá)到0.2~2.0mm,厚度公差均達(dá)到國(guó)標(biāo)要求,對(duì)個(gè)別有特殊要求的產(chǎn)品也可基本達(dá)到,產(chǎn)品的板型、同板差有所減少。軋機(jī)改造后還節(jié)約了大量的電費(fèi)和設(shè)備維護(hù)費(fèi)用。通過(guò)測(cè)算,改造后每年可節(jié)約電費(fèi)約30萬(wàn)元。

        TG334.9

        B

        1671-0711(2014)03-0046-02

        2013-12-31)

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