1、山西中北大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 梁國(guó)強(qiáng) 李世中 2、唐山遷安市思文科德薄板科技有限公司 楊維維

1 引言

在鋼卷運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)帶鋼偏離設(shè)備中心線及鋼卷運(yùn)輸過(guò)程中翻卷的情況，這種跑偏現(xiàn)象直接影響生產(chǎn)的安全運(yùn)行，造成設(shè)備損壞，降低設(shè)備的使用壽命，因此在對(duì)中控制系統(tǒng)中必須予以解決[1-2]。由于工業(yè)環(huán)境中系統(tǒng)的多樣性和復(fù)雜性，造成D帶鋼跑偏的因素多種多樣，主要有設(shè)備精度問(wèn)題、帶鋼板型問(wèn)題及張力控制問(wèn)題[3]。原因不同，處理方法也不盡相同。因此，對(duì)于帶鋼跑偏及翻卷的問(wèn)題必須系統(tǒng)地觀察、測(cè)量及統(tǒng)計(jì)，最終分析出造成帶鋼跑偏及翻卷的因素。

鋼卷的對(duì)中順控功能可由操作人員直接啟動(dòng)，也可由2#步進(jìn)梁進(jìn)行啟動(dòng)。由2#步進(jìn)梁進(jìn)行啟動(dòng)時(shí)，在兩個(gè)步進(jìn)梁動(dòng)作前要選擇自動(dòng)對(duì)中功能，操作人員需每次在步進(jìn)梁動(dòng)作之前進(jìn)行選擇自動(dòng)對(duì)中，此種控制方式的缺點(diǎn)在于，操作人員有時(shí)會(huì)忘記選擇該功能，未進(jìn)行對(duì)中操作，同時(shí)，由于該按鈕位于觸摸屏上，在外界干擾等環(huán)境下有時(shí)不是很確定按鈕是否處于選中狀態(tài)，造成未進(jìn)行對(duì)中操作。

2 相關(guān)設(shè)備的觀察及研究

2.1 步進(jìn)粱處鋼卷對(duì)中功能

鋼卷在步進(jìn)粱11#鞍座完成鋼卷對(duì)中功能，對(duì)中擺臂兩端各安裝一個(gè)超聲波傳感器，落下后用于測(cè)量鋼卷兩側(cè)的距離，對(duì)中鞍座根據(jù)超聲波傳感器實(shí)際測(cè)量的兩側(cè)位置偏差對(duì)鋼卷位置進(jìn)行調(diào)整[4]，圖1為鋼卷對(duì)中的控制方法。其中，a為南側(cè)超聲波傳感器距鋼卷的距離；b為北側(cè)超聲波傳感器距鋼卷的距離。

圖1 鋼卷對(duì)中功能示意圖

根據(jù)長(zhǎng)時(shí)間的觀察、統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，大部分的原料鋼卷在卷心附近存在溢出邊現(xiàn)象，同時(shí)，對(duì)中擺臂落下后大部分處于鋼卷溢出邊位置，造成鋼卷測(cè)量距離不準(zhǔn)確。為解決這一問(wèn)題，將對(duì)中擺臂測(cè)量位置進(jìn)行了調(diào)整，使測(cè)量位置遠(yuǎn)離鋼卷溢出邊位置，調(diào)整后測(cè)量對(duì)中后的鋼卷兩側(cè)距離偏差在允許范圍之內(nèi)。

2.2 帶頭處理裝置功能

帶頭處理裝置對(duì)帶頭進(jìn)行準(zhǔn)備處理，方便后續(xù)穿帶。帶頭處理過(guò)程中，需要對(duì)鋼卷進(jìn)行正反向轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，帶頭處理前后，兩側(cè)的距離可能會(huì)發(fā)生變化，與原料鋼卷及地輥的水平度等都有關(guān)系，通過(guò)對(duì)帶頭處理裝置處帶鋼帶頭處理前后進(jìn)行的對(duì)比觀察，發(fā)現(xiàn)地輥旋轉(zhuǎn)前后鋼卷位置變化不大且無(wú)規(guī)律，排除了地輥水平旋轉(zhuǎn)造成的鋼卷跑偏問(wèn)題。

2.3 鋼卷交接位

13#鞍座為鋼卷梭車(chē)運(yùn)走鋼卷的位置，因其為十字鞍座，步進(jìn)梁運(yùn)送鋼卷到該位置時(shí)，如果跑偏，極易造成鋼卷梭車(chē)運(yùn)輸過(guò)程中翻卷，若跑偏嚴(yán)重的情況下，鋼卷運(yùn)送到該鞍座便會(huì)翻卷。通過(guò)對(duì)13#鞍座的分析、統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)大部分鋼卷在該鞍座處都會(huì)偏北30mm，為解決該問(wèn)題對(duì)步進(jìn)梁的步距進(jìn)行了調(diào)整，由于步進(jìn)梁移動(dòng)造成的誤差是累積的，所以將步進(jìn)梁的步距減小了15mm。

通過(guò)上述更改后發(fā)現(xiàn)鋼卷在進(jìn)行對(duì)中操作后，運(yùn)輸?shù)?3#鞍座時(shí)鋼卷處于中心位置，但是隨之也出現(xiàn)了一個(gè)新的問(wèn)題，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)對(duì)中擺臂落下后，不進(jìn)行對(duì)中，擺臂直接抬起的現(xiàn)象，然而對(duì)程序查找未發(fā)現(xiàn)異常，之后將相關(guān)信號(hào)加入PDA曲線發(fā)現(xiàn)，由于超聲波傳感器的延遲特性，對(duì)中擺臂落下，超聲波傳感器檢測(cè)到鋼卷后，測(cè)量的實(shí)際距離不能立刻更新，造成兩側(cè)測(cè)量的值相同，無(wú)法進(jìn)行對(duì)中動(dòng)作，導(dǎo)致鋼卷跑偏。

3 解決超聲波傳感器延時(shí)特性的PLC程序

3.1 PLC程序設(shè)計(jì)

研究超聲波傳感器延時(shí)特性問(wèn)題，有利于解決鋼卷跑偏問(wèn)題，在編制PLC程序時(shí)，采用的是對(duì)中擺臂落下1秒后才可啟動(dòng)對(duì)中功能，此時(shí)測(cè)量的值才是實(shí)際測(cè)量的真實(shí)值，保證了控制的精確度，PLC控制程序中解決超聲波傳感器延時(shí)特性的程序流程圖如圖2所示。

圖 2優(yōu)化后的鋼卷對(duì)中功能示意圖

按照上述流程圖，可以利用STEP7軟件在西門(mén)子400系列CPU416-2DP的PLC上開(kāi)發(fā)控制程序。圖3為加延時(shí)環(huán)節(jié)的對(duì)中程序。

圖3 加延時(shí)環(huán)節(jié)的對(duì)中程序

為了防止人為的不確定因素造成的鋼卷跑偏情況發(fā)生，將鋼卷的對(duì)中功能設(shè)置為全自動(dòng)，不用人為干預(yù)。同時(shí)，在設(shè)備出現(xiàn)故障，對(duì)中操作執(zhí)行到一半被中斷后，也要進(jìn)行對(duì)中操作，防止由于未對(duì)中造成的鋼卷跑偏，在程序中加入聯(lián)鎖，未進(jìn)行對(duì)中操作步進(jìn)梁不允許動(dòng)作，如圖4所示。

圖4 程序中加入聯(lián)鎖

3.2 采用PLC控制的效果

在采用PLC控制之前，由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、原料、設(shè)備儀器等影響，造成人工控制的不及時(shí)性和設(shè)備的不可靠性[5]，甚至忘記選擇自動(dòng)對(duì)中功能，未進(jìn)行對(duì)中操作，而在采用PLC控制之后，能夠及時(shí)有效地防止鋼卷跑偏問(wèn)題的發(fā)生。

4 結(jié)論

排除了帶頭處理裝置造成的鋼卷跑偏，預(yù)防了人為因素造成的鋼卷跑偏，開(kāi)發(fā)了全自動(dòng)對(duì)中程序，降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了系統(tǒng)的可靠性。找出了步進(jìn)梁前進(jìn)距離造成的鋼卷跑偏，并進(jìn)行了處理；找出了原料鋼卷溢出邊造成的距離檢測(cè)錯(cuò)誤導(dǎo)致的鋼卷跑偏，對(duì)測(cè)量位置進(jìn)行調(diào)整，并利用STEP7軟件在西門(mén)子 400系列CPU416-2DP的PLC上開(kāi)發(fā)了由于調(diào)整測(cè)量位置后凸顯出的超聲波傳感器延時(shí)特性的控制程序。

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