摘 要:文章主要介紹活套控制的原理,及在鈦帶成品處理生產(chǎn)線分條線中的應(yīng)用。文章對活套進行詳細(xì)介紹,并從其背景、工藝、控制等方面具體分析,最終對其應(yīng)用效果進行了闡述。希望通過文章介紹能給相關(guān)工作人員帶來一定借鑒意義。
關(guān)鍵詞:分條線;縱剪;電氣系統(tǒng);活套;套量;自動控制
1 概述
活套是用來協(xié)調(diào)一條生產(chǎn)線多工藝段運行速度、張力、個別工藝段停歇、工裝、工模具更換等造成運行速度不一致、張力變化,確保整個生產(chǎn)線連續(xù)不間斷運行。根據(jù)不同的生產(chǎn)工藝需要,活套可分為張力活套、和自由活套?;钐椎目刂圃谶B續(xù)生產(chǎn)線上尤為重要,也比較復(fù)雜,有張力、速度、套量(距離)的控制,既要承接前道工序設(shè)備運行的速度和張力、工藝間歇時間,又要協(xié)調(diào)后道工序的張力和速度,確保整線連續(xù)運行,工藝穩(wěn)定,避免生產(chǎn)線運行過程中出現(xiàn)拉鋼、堆鋼,或造成生產(chǎn)線運行不連續(xù)、停車,所以要求控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、控制精準(zhǔn)。文章主要介紹活套控制的原理,及在鈦帶成品處理生產(chǎn)線分條線中的應(yīng)用。
2 項目描述
2.1 背景
分條線是我廠上世紀(jì)80年代中期從美國引進的設(shè)備,電氣控制系統(tǒng)自動化水平低,備件已無法采購,需進行徹底更新,方可使用。
作為鈦帶項目配套的成品處理線,為了滿足對鈦帶成品處理工藝的要求,以及市場需求,對分條線進行了機電系統(tǒng)的改造。改造后的系統(tǒng)兼顧先進性、可靠性和經(jīng)濟實用性,完全滿足原有設(shè)備的各種功能,各種聯(lián)鎖保護齊全,增加了人機界面,同時增加故障診斷、報警和顯示功能;并對整線自動化程度進行了升級。
2.2 工藝描述
分條線主要工藝設(shè)備組成為:入口卷材小車——開卷機——夾緊輥——縱剪機——廢邊卷取機——坑式活套——拖擦張力裝置——卷取機——出口卷材小車等。
該生產(chǎn)線由是分條生產(chǎn)線,切分后的帶材為多條,由于帶材中凸值的影響,分切后的窄帶會出現(xiàn)長短不一,無法選用張力活套,只能選用自由活套,地坑式活套屬于最簡單的一種自由式活套。
該生產(chǎn)線的坑式活套,由活套臺、支撐輥、導(dǎo)槽組成,將整個機組分成開卷縱剪段和卷取段,使機組在速度控制上分成了兩個區(qū),從而降低了控制難度和安裝難度?;钐椎奈恢迷O(shè)在縱剪機之后,能消除縱剪機與卷取機之間動態(tài)速度變化的干擾,使帶材在縱剪剪切過程中,不受縱向張力的影響,與剪刃間無相對滑動,有利于減小剪切后帶材邊緣的毛刺和劃傷。
原電氣系統(tǒng)中活套的控制是由操作人員實時觀察,手動調(diào)節(jié)的。由活套套量的調(diào)節(jié)來消除縱剪機與卷取機之間速度的偏差引起的張力對縱剪的影響;操作人員通過對活套中帶材的存儲情況的實時觀察,及時手動調(diào)節(jié)縱剪機或者卷取機的速度,來保持一定的套量。縱剪速度的頻繁波動不利于對毛刺的控制;手動調(diào)節(jié)的操作方式也影響整個分條線的速度;而且活套的套量調(diào)節(jié)范圍及套量的存儲量是有限的,當(dāng)人為觀察和操作來不及或無法調(diào)節(jié)時,會發(fā)生零套量或是滿套量的情況對帶材剪切精度及表面質(zhì)量產(chǎn)生不可修復(fù)影響。
所以,在對分條線進行系統(tǒng)改造時,為了滿足對鈦帶成品處理工藝的嚴(yán)格要求,以及國內(nèi)的市場需求,特別針對活套進行了設(shè)計,在系統(tǒng)中增加了活套檢測器,代替操作人員實時監(jiān)測活套的套量,增加活套自動控制,實現(xiàn)了分條線系統(tǒng)的自動控制。
3 活套控制
3.1 分條線電控系統(tǒng)構(gòu)成
該方案自動化系統(tǒng)采用兩級系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),即基礎(chǔ)自動化級和監(jiān)控級。監(jiān)控級為人機界面HMI部分;基礎(chǔ)自動化為PLC控制部分。
調(diào)速系統(tǒng)分為,縱剪調(diào)速系統(tǒng)和重卷調(diào)速系統(tǒng);縱剪調(diào)速系統(tǒng)和重卷調(diào)速系統(tǒng)均采用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。
3.2 活套控制
關(guān)于活套套量的調(diào)整有以下兩種方式:
通過調(diào)整相鄰的上游設(shè)備速度設(shè)定和下游設(shè)備速度設(shè)定來調(diào)整活套的套量。
初始時,手動將活套套量調(diào)整至合適范圍內(nèi)后,通過套量調(diào)節(jié)器給出合適的調(diào)節(jié)閾值,當(dāng)改變活套相鄰上游速度設(shè)定的時候,下游速度也會自動跟隨改變,以保持套量在一定范圍之內(nèi);或者當(dāng)活套相鄰的上下游設(shè)備速度有偏差時,通過套量調(diào)節(jié)器給出合適的調(diào)節(jié)閾值,來單獨調(diào)節(jié)上游設(shè)備速度或下游設(shè)備速度,以保持套量在一定范圍之內(nèi)。
第一種活套控制調(diào)節(jié)方式,每次調(diào)整都要分別調(diào)整相鄰兩設(shè)備的速度設(shè)定來進行,系統(tǒng)不穩(wěn)定,動態(tài)波動很大,不能自動調(diào)節(jié),需要手動實時調(diào)節(jié)修正,誤差非常大。第二種調(diào)節(jié)方式,只需在生產(chǎn)線初始運行時,手動調(diào)整活套套量在一定的范圍后,即可實現(xiàn)系統(tǒng)動態(tài)自動調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)精度較高。
在分條線控制系統(tǒng)中采用第二種活套控制方式,將縱剪調(diào)速系統(tǒng)作為主系統(tǒng),重卷調(diào)速系統(tǒng)作為從系統(tǒng),通過活套套量調(diào)節(jié)器來調(diào)整從系統(tǒng)的速度,以滿足一定的套量的要求,保持系統(tǒng)的動態(tài)平衡。當(dāng)縱剪速度與重卷速度偏差而引起套量減少時,保持縱剪速度不變,通過套量調(diào)節(jié)器給定一個負(fù)偏差閾值于重卷調(diào)速系統(tǒng),降低重卷速度,使得套量增加;當(dāng)套量增多時,同樣縱剪速度不變,通過套量調(diào)節(jié)器給定一個正偏差閾值于重卷調(diào)速系統(tǒng),提高重卷速度,使得套量減少。當(dāng)縱剪速度變化時,因速度變化而引起活套套量的變化,活套套量調(diào)節(jié)器通過給定調(diào)節(jié)重卷系統(tǒng),從而使重卷系統(tǒng)的速度變化跟隨縱剪系統(tǒng)的變化,維持套量的在一定的范圍內(nèi)。該調(diào)節(jié)系統(tǒng)響應(yīng)慢,整個分條線的運行過程將是不斷的緩慢動態(tài)調(diào)節(jié)的過程;但是該系統(tǒng)以縱剪調(diào)速系統(tǒng)為主,速度的調(diào)節(jié)只針對重卷系統(tǒng)進行緩慢的調(diào)節(jié),整個系統(tǒng)相對比較穩(wěn)定。該控制系統(tǒng),活套相鄰的縱剪和重卷的速度控制都是獨立的,均是雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng),保證了每個獨立系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
在活套中有三個活套高度傳感器,分別位于活套的上部、中部和下部。在開始剪切充套時,設(shè)定好生產(chǎn)線速度,選擇系統(tǒng)自動運行方式即活套自動控制方式,生產(chǎn)線開始自動運行,活套上部和下部的傳感器就會依據(jù)感應(yīng)的信號對活套套量進行自動調(diào)整,通過套量調(diào)節(jié)器調(diào)整重卷系統(tǒng)速度使得活套套量始終保持在中部傳感器位置附近。
鈦帶經(jīng)過縱剪之后,會被剪切為多達20條的寬度較窄(min.27mm)的帶材,這些窄的帶材經(jīng)過活套時,在運行中會產(chǎn)生輕微的抖動,或者由于剪切過程中內(nèi)應(yīng)力的釋放產(chǎn)生的帶材扭曲,使得帶材表面反射的光線閃爍不定,會引起光電傳感器的誤動作。這種誤動作對初始充套過程影響較大,而當(dāng)套量儲存達到一定量時,由于帶材自身重力的作用使得帶材在運行中變得相對比較平穩(wěn),表面光線不再閃爍不定。一般情況下,活套的套量儲存在中部傳感器附近,帶材運行相對平穩(wěn)。為了防止活套傳感器的的誤動作,在初始儲套時,當(dāng)鈦帶經(jīng)過上部傳感器時,套量調(diào)節(jié)不動作,重卷速度不變;當(dāng)鈦帶在繼續(xù)儲存中經(jīng)過中部傳感器時,套量調(diào)節(jié)依舊不動作,重卷速度不變;當(dāng)鈦帶在儲存過程中到達下部傳感器時,套量調(diào)節(jié)動作,重卷速度提高;重卷速度提高后,活套套量減少,當(dāng)套量減少至中部傳感器時,套量調(diào)節(jié)動作,重卷速度恢復(fù)正常。
另外,對活套套量調(diào)節(jié)功能投入的閾值也可根據(jù)生產(chǎn)實際情況進行修改,使活套控制功能在調(diào)節(jié)能力上得到改善。
4 應(yīng)用效果
將活套控制應(yīng)用于分條線,提高了分條線的自動控制水平,使得系統(tǒng)易于操作,并且提高了整線的運行速度;消除了活套的人為調(diào)節(jié)引起的頻繁的速度大幅波動,有利于對帶材邊緣毛刺的控制;使帶材在活套內(nèi)的保持一定的儲量,有效的保證了帶材剪切的精度,避免人為調(diào)節(jié)不及造成的帶材邊緣毛刺及表面損傷。完全滿足對鈦帶成品處理工藝的嚴(yán)格要求,已經(jīng)生產(chǎn)出大量鈦帶。