譚玉倩

（山鋼股份萊蕪分公司 自動化部，山東 萊蕪 271104）

0 引言

經(jīng)精軋機軋制后的軋件長度對于后續(xù)精整區(qū)的生產(chǎn)有著重要的影響，測長不準確會導致分段鋸切時軋件定尺不穩(wěn)定，既影響了成材率，又影響了正常的生產(chǎn)過程，降低了生產(chǎn)節(jié)奏。為進一步提高軋鋼生產(chǎn)線產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，開發(fā)一套穩(wěn)定高效的精軋測長系統(tǒng)以實現(xiàn)軋件的精確測長和定位勢在必行。

1 精軋測長原理

1.1 基本測量原理

根據(jù)電氣變頻器反饋的電機旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生齒形波，每一個齒形波形成一個脈沖計數(shù)，PLC通過累計某一時段的脈沖數(shù)量，再根據(jù)每個脈沖對應的直線距離，而得出測長結(jié)果。設定當前掃描周期采集的脈沖數(shù)為En，上一掃描周期采集的脈沖數(shù)為En－1，每脈沖對應長度為L，則T個掃描周期的測長L總為：

根據(jù)式（1）可以測得軋件的長度，但是當軋件長度較長時只采用這種測長方式不能保證軋件長度的精確性，因此測長控制系統(tǒng)還采用了固定值補償和系數(shù)補償原理。

1.2 固定值補償原理

軋件從精軋機組軋出，到熱鋸輥道停止、定位，在輥道上安裝熱金屬檢測器HMD，每個HMD的位置固定，從軋件頭部到達第1個HMD開始脈沖計數(shù)，到尾部離開該HMD脈沖計數(shù)結(jié)束。測長控制系統(tǒng)利用輥道上HMD的固定位置，當軋件到達某一HMD時，即把這個HMD與測長起始位置的距離作為所測長度進行補償，這樣就保證了該HMD之前的長度測量是準確的，降低了測量誤差。

1.3 系數(shù)補償原理

利用輥道上相鄰的兩個HMD的固定距離，測出軋件經(jīng)過他們之間固定長度時所記錄的實際脈沖數(shù)，固定距離與其每次實際脈沖計數(shù)的比值就是補償系數(shù)。每支鋼坯的測長結(jié)果乘上該系數(shù)后，最終測長值更接近于鋼坯的實際長度。

2 測長系統(tǒng)的開發(fā)

2.1 系統(tǒng)硬件設計

以本設計所應用的萊鋼型鋼軋線為例，該軋線主要產(chǎn)品有H型鋼、工字鋼、槽鋼等。精軋采用連軋機組，當軋制H型鋼、工字鋼時，精軋系統(tǒng)由5架萬能軋機和2架軋邊機組成，精軋后設熱金屬檢測器FMMTHM02、FMMTHM03和FMMTHM04對軋件位置進行檢測。精軋機軋制后的軋件由設在熱鋸輥道兩端的兩臺熱鋸切取試樣并切成兩段，之后進入冷床長尺冷卻，在熱鋸輥道上設置熱金屬檢測器HSRTPH01、HSETHM01、HSETHM02、HSETHM03和HSETHM04用于精軋測長。上述HMD在輥道上的布置和它們之間的距離如圖1 所示，每個熱金屬檢測器的位置固定。

PLC系統(tǒng)采用西門子S7-400系列，CPU模板采用CPU 416-2DP，配置數(shù)字量輸入模板完成精軋機帶載以及測長所用8個熱金屬檢測器狀態(tài)的采集，高速計數(shù)模板完成測長脈沖量的采集，脈沖量來自精軋變頻器反饋的電機旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的齒形波。

2.2 系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)編程使用西門子的STEP7 5.4軟件，測長程序流程圖如圖2 所示，軋件測長開始于FMMTHM02上升沿來，結(jié)束于FMMTHM02下降沿來。單位脈沖長度測定過程開始于FMMTHM02上升沿來，結(jié)束于HSETHM04上升沿來。

測長過程中，需對齒形波所形成的單位脈沖對應的長度進行測定以進行系數(shù)補償，經(jīng)過每個HMD時，都要進行測定，F(xiàn)MMTHM03上升沿來時，單位脈沖所對應的長度β＝n0／na，其中，n0為FMMTHM02與FMMTHM03之間的距離，na為軋件經(jīng)過該距離所計脈沖數(shù)。之后的測定過程與此類似，HSETHM04上升沿來時，單位脈沖長度測定過程結(jié)束。

圖1 精軋測長系統(tǒng)熱金屬檢測器布置圖

圖2 測長程序流程圖

測長控制系統(tǒng)利用輥道上HMD的固定位置，當軋件到達某HMD時，即把這個HMD與測長起始位置的距離作為所測長度進行固定值補償。測長最終的計算公式L（mm）為：PCNT3×100］÷1 000 .其中：PCNT3為FMMTHM02與HSETHM04之間的距離，單位為0.1mm；PCNT4T為HSETHM04上升沿來時所計脈沖數(shù)；PCNT5T為FMMTHM02上升沿來時所計脈沖數(shù)；PCNT6T為FMMTHM02下降沿來時所計脈沖數(shù)測長結(jié)束時單位脈沖對應長度。

3 系統(tǒng)運行效果

測長系統(tǒng)運行圖如圖3 所示。

圖3 測長系統(tǒng)運行圖

圖3 中橫坐標為時間s，自上而下各圖依次顯示了精軋后輥道速度反饋（m／s），測量過程中測長脈沖數(shù)，熱金屬檢測器 FMMTHM02、FMMTHM03、FMMTHM04、HSRTPH01、HSETHM01、HSETHM02、HSETHM03、HSETHM04設備狀態(tài)（開關(guān)量），兩條豎線標示了測長開始和結(jié)束的時刻，分別是FMMTHM02上升沿觸發(fā)和下降沿觸發(fā)時刻。在此過程中測長脈沖累加，直到測長結(jié)束，脈沖計數(shù)停止，通過脈沖數(shù)與每脈沖對應長度相乘可計算出軋件長度。

4 結(jié)束語

該項目的實施，減少了因測長不準確導致的非定尺碎尾時間和更換鋸片時間，提高了成材率，降低了生產(chǎn)成本，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。

［1］何茂松，彭燕華，王正坤.跟蹤技術(shù)在熱軋卷取機控制中的應用［J］.冶金自動化，2009（6）：18-32.

［2］趙剛，楊永立.軋制過程的計算機控制系統(tǒng)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2002.

［3］廖常初，祖正容.西門子工業(yè)網(wǎng)絡的組態(tài)編程與故障診斷［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2009.