劉海濱

（日照鋼鐵有限公司，山東日照 276806）

0 前言

梭車安裝在卷取運(yùn)輸區(qū)，位于打捆機(jī)后，步進(jìn)梁前，用于對(duì)3臺(tái)卷取機(jī)卸出的鋼卷快速運(yùn)輸、下線。小車自帶鋼卷轉(zhuǎn)向功能，鋼卷運(yùn)送到小車上之后旋轉(zhuǎn)90°，快速運(yùn)卷到步進(jìn)梁。小車行走由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，編碼器安裝于馬達(dá)減速機(jī)后，進(jìn)行位置檢測(cè)。小車行程22 m，1#，2#和3#卷取機(jī)定位位置分別為0 m，9 m和18 m，運(yùn)送到步進(jìn)梁位置定位為22 m。

1 改造前設(shè)備現(xiàn)狀

低速、定位慢、定位不準(zhǔn)和故障率高，梭車無(wú)法滿足高效、快速運(yùn)卷的要求，嚴(yán)重影響了鋼卷的及時(shí)下線。小車提速，待卷優(yōu)化，快速定位、降低故障率刻不容緩。單純提高小車最高運(yùn)行速度會(huì)導(dǎo)致小車運(yùn)行過(guò)程中拖鏈晃動(dòng)大，損傷拖鏈電纜和油管?；蝿?dòng)過(guò)大時(shí)會(huì)沖撞小車軌道地坑蓋板造成拖鏈折斷。待卷邏輯混亂，在軋制小卷過(guò)程中，小車不往鋼卷多的卷取機(jī)位置去取卷，浪費(fèi)定位時(shí)間，運(yùn)輸不及時(shí)造成堵卷。

2 改造方案制定

2.1 要因分析

（1）小車運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)節(jié)奏快的情況下不能滿足快速運(yùn)卷要求，邏輯混亂，且偶爾不往急需運(yùn)卷接卷位置取卷，需由操作人員手動(dòng)操作，浪費(fèi)時(shí)間。

（2）絕對(duì)值編碼器與液壓馬達(dá)“硬”連接、不同軸、易打齒，同時(shí)由于減速機(jī)問(wèn)題，經(jīng)常出現(xiàn)編碼器接軸脫齒，影響位置檢測(cè)。

（3）運(yùn)行斜坡不合理、定位時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、定位不準(zhǔn)。

2.2 目標(biāo)設(shè)定

（1）降低小車單周期運(yùn)行時(shí)間，減少10 s以上、提高運(yùn)輸節(jié)奏。

（2）位置檢測(cè)雙備用，在原編碼器位置檢測(cè)的基礎(chǔ)上，增加激光測(cè)距儀進(jìn)行檢測(cè)。

（3）快速精準(zhǔn)定位，誤差保證在2 mm以內(nèi)。

3 改造方案實(shí)施

3.1 縮短運(yùn)行周期

小車在不提高最高運(yùn)行速度的前提下優(yōu)化運(yùn)行斜坡，減少運(yùn)行單周期時(shí)間。通過(guò)不斷測(cè)試，優(yōu)化程序中設(shè)定參數(shù)，將低速運(yùn)行速度系數(shù)25%修改到30%，同時(shí)小車前進(jìn)運(yùn)卷比例系數(shù)K由 1.36×10－4修改到 1.45×10－4，通過(guò) PDA 曲線比較，小車運(yùn)行時(shí)間明顯縮短。梭車運(yùn)行單周期時(shí)間：①C1→WB，優(yōu)化前44.6 s，優(yōu)化后30.6 s；②C2→WB，優(yōu)化前35.1 s，優(yōu)化后23.2 s；③C3→WB，優(yōu)化前 33.9 s，優(yōu)化后 24.5 s。

3.2 位置檢測(cè)雙備用

小車軌道最北側(cè)蓋板下防撞鋼結(jié)構(gòu)上安裝VDM50激光測(cè)距傳感器（圖1），通過(guò)查閱資料，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，采用SSI數(shù)據(jù)通信方式的激光測(cè)距傳感器，相比4～20 mA等其他模擬量傳輸方式，SSI信號(hào)抗干擾性強(qiáng)，精度高，更穩(wěn)定。信號(hào)經(jīng)過(guò)電纜傳輸直接進(jìn)入TDC控制系統(tǒng)，程序中定義好通道地址后，添加程序塊“AENC”，其參數(shù)設(shè)置方式與磁尺參數(shù)設(shè)定類似。Type mode選4。通過(guò)編碼器的檢測(cè)位置與激光測(cè)距的檢測(cè)位置的差值設(shè)定其OFFSET值。調(diào)整激光測(cè)距傳感器發(fā)射端傾斜角度，通過(guò)傳感器LED的數(shù)值顯示以及反光板上的紅色光點(diǎn)位置來(lái)調(diào)整水平。

圖1 梭車安裝激光測(cè)距傳感器

3.3 精準(zhǔn)定位

程序中小車控制方式為，位置偏差越大，給定速度越大，位置偏差越小，給定速度越小。由于比例閥存在死區(qū)，在很小的給定速度時(shí)，無(wú)法驅(qū)動(dòng)小車進(jìn)行位置調(diào)整，而小車定位控制在2 mm以內(nèi)，隨著比例閥的老化，死區(qū)不斷增大，這就造成了小車長(zhǎng)時(shí)間定位不到2 mm以內(nèi)，增加了運(yùn)卷時(shí)間。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，進(jìn)行程序優(yōu)化，增加定位偏差邏輯矯正功能，當(dāng)運(yùn)行速度低于8%時(shí)，啟動(dòng)偏差矯正功能，通過(guò)計(jì)算實(shí)際位置與設(shè)定位置之間的偏差值，輸出恒定的間斷性略大于死區(qū)的給定信號(hào)，偏差值控制在2 mm窗口范圍以內(nèi)，停止輸出信號(hào)。

啟動(dòng)偏差矯正速度：8%（死區(qū)3%）；偏差矯正前進(jìn)輸出：0.075（最大輸出為1）；點(diǎn)動(dòng)輸出脈沖寬度：200 ms。

4 改造效果確認(rèn)

（1）小車運(yùn)行時(shí)間有了明顯的縮短，單次循環(huán)平均時(shí)間與之前比較減少10 s。

（2）激光測(cè)距檢測(cè)值與絕對(duì)值編碼器檢測(cè)值曲線很好重合（圖2），偏差在允許范圍內(nèi)，同時(shí)程序中增加了一鍵切換傳感器功能，若小車馬達(dá)一側(cè)的編碼器出現(xiàn)脫齒等檢測(cè)不準(zhǔn)現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)人員確認(rèn)無(wú)問(wèn)題后可直接切換投用激光測(cè)距傳感器，降低了故障率。

圖2 編碼器與新安裝激光測(cè)距傳感器檢測(cè)曲線

（3）因死區(qū)等問(wèn)題造成的定位不準(zhǔn)問(wèn)題，經(jīng)程序優(yōu)化，小車目前定位精度高，速度快，減少了定位時(shí)間，完全滿足快速運(yùn)卷、快速的定位要求。

5 效益

通過(guò)梭車效率的提高與改進(jìn)，不僅降低了設(shè)備故障率，減少了小車的備件消耗和人工成本，還減少了運(yùn)卷時(shí)間，避免了因小車堵卷產(chǎn)生的廢鋼事故，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)此次設(shè)備提高與改進(jìn)，解決了限制生產(chǎn)的設(shè)備技術(shù)問(wèn)題。降速提節(jié)奏的速度斜坡優(yōu)化，提高了梭車的運(yùn)卷效率；位置雙備用檢測(cè)方式降低了小車故障率，縮短了故障處理時(shí)間，快速精準(zhǔn)定位，提高了小車運(yùn)行的穩(wěn)定性。同時(shí)參與人員的技能及素質(zhì)均得到相應(yīng)的提高，穩(wěn)定了生產(chǎn)。

［1］孫炳達(dá).自動(dòng)控制原理［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005.