朱向陽(yáng)

摘 要：本文介紹了國(guó)外達(dá)涅利集團(tuán)（Danieli Metallurgical Equipment Co.， Ltd.）生產(chǎn)的多流角鋼矯直機(jī)的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)自主研發(fā)過(guò)程，難點(diǎn)輥縫調(diào)整控制系統(tǒng)及生產(chǎn)過(guò)程中啟停定位的控制過(guò)程。

關(guān)鍵詞：矯直機(jī)；矯直定位；輥縫調(diào)整

中圖分類(lèi)號(hào)：TG334.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）13-0005-04

1 前言

唐山正豐鋼鐵有限公司原有一條棒材生產(chǎn)線(xiàn)，由于市場(chǎng)需要。公司決定將棒材生產(chǎn)線(xiàn)改為小角鋼生產(chǎn)線(xiàn)，主要生產(chǎn)3#-5#角鋼。小角鋼收集是問(wèn)題關(guān)鍵，決定了角鋼產(chǎn)量。傳統(tǒng)角鋼矯直機(jī)多為單流矯直機(jī)，一次只能矯正一根鋼倍尺在矯正完后進(jìn)入編組區(qū)，再到定尺鋸切區(qū)域。由于原來(lái)是棒材生產(chǎn)線(xiàn)，冷床輸出輥道后就是棒材定尺剪，剪后15米就是惠斯頓翻鋼裝置，距離太短。只能研究采用多流矯直機(jī)，矯正后直接進(jìn)行定尺鋸切。多流矯直機(jī)及其矯直定位自動(dòng)化控制系統(tǒng)，目前在國(guó)內(nèi)還是空白。

2 自主研發(fā)多流矯直機(jī)控制系統(tǒng)

正豐鋼鐵在2016年3月份與國(guó)外達(dá)涅利集團(tuán)進(jìn)行接洽，包括設(shè)備本體，及全套電氣自動(dòng)化系統(tǒng)。其中電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)尤為重要，設(shè)計(jì)中有二級(jí)模型控制，并且需要意大利專(zhuān)家全程服務(wù)，造價(jià)也自然是不低的，在200-300萬(wàn)元之間。為了減少投資，正豐鋼鐵只投資了多流矯直機(jī)設(shè)備本體，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)自主研發(fā)，難點(diǎn)輥縫調(diào)整控制系統(tǒng)及生產(chǎn)過(guò)程中啟停定位的控制過(guò)程。在沒(méi)有國(guó)外設(shè)備控制系統(tǒng)參考的前提下進(jìn)行真正的中國(guó)創(chuàng)造。經(jīng)過(guò)多方調(diào)研、論證。盡可能的降低投資。全套自動(dòng)化系統(tǒng)集成到現(xiàn)有精整區(qū)PLC中，不在另投資做一套PLC。

難點(diǎn)1：輥縫的調(diào)整控制。輥縫調(diào)整采用電動(dòng)壓下，測(cè)量采用P+F公司的帶DP接口的絕對(duì)值編碼器，并通過(guò)DP網(wǎng)與主PLC連接，并實(shí)時(shí)的顯示在上位機(jī)HMI畫(huà)面上，以配合操作人員手動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整及自動(dòng)模式下的輥縫自動(dòng)定位及修正。要求相當(dāng)高的精確度。

難點(diǎn)2：矯正機(jī)主傳動(dòng)。為了考慮傳動(dòng)控制成本。主傳動(dòng)采用直流電機(jī)控制。原因有兩點(diǎn)：（1）現(xiàn)有一臺(tái)備用電機(jī)，600kW直流電動(dòng)機(jī)，可以用上不用做電機(jī)投入；（2）直流電機(jī)控制傳動(dòng)系統(tǒng)采用西門(mén)子6RA70裝置進(jìn)行控制調(diào)速，可以自主進(jìn)行擴(kuò)容改造，控制成本低，若采用交流電機(jī)，600kW交流電機(jī)傳動(dòng)控制只能是采用西門(mén)子或ABB的原裝控制，傳動(dòng)控制系統(tǒng)造價(jià)高。

難點(diǎn)3：矯正定位問(wèn)題：因矯正后要直接進(jìn)行定尺鋸切。若使用定尺擋板，鋼堆到擋板上直接將鋼堆彎，長(zhǎng)度也不準(zhǔn)。要進(jìn)行矯正定尺測(cè)長(zhǎng)定位。

總體控制思路：本次設(shè)計(jì)的多流矯直機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，包含輸出輥道、多流矯直機(jī)、切割鋸一、切割鋸二和減速光電檢測(cè)器、定位光電檢測(cè)器，輸出輥道上依次設(shè)有多流矯直機(jī)、切割鋸一、切割鋸二、減速光電檢測(cè)器和定位光電檢測(cè)器，所述多流矯直機(jī)設(shè)有輥縫調(diào)整裝置，所述輥縫調(diào)整裝置包含中央處理器、上輥電機(jī)控制器、上輥位置編碼器、下輥電機(jī)控制器和下輥位置編碼器，中央處理器分別與上輥電機(jī)控制器和下輥電機(jī)控制器連接，上輥電機(jī)控制器和下輥電機(jī)控制器分別與上輥位置編碼器和下輥位置編碼器連接，上輥位置編碼器和下輥位置編碼器設(shè)在多流矯直機(jī)的調(diào)整軸上，所述減速光電檢測(cè)器和定位光電檢測(cè)器分別與中央處理器通訊連接，減速光電檢測(cè)器和定位光電檢測(cè)器，將信號(hào)傳至中央處理器，中央處理器根據(jù)此信號(hào)的觸發(fā)，完成高速計(jì)數(shù)，使多流矯直機(jī)實(shí)現(xiàn)快速平滑減速和精確定位。同時(shí)，通過(guò)讀取安裝在調(diào)整軸上的上輥位置編碼器和下輥位置編碼器的反饋值，并通過(guò)中央處理器運(yùn)算標(biāo)定后，可以精確控制多流矯直機(jī)相應(yīng)的輥縫量。

參照附圖1（多流矯直機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)硬件組成部分示意圖）、附圖2（多流矯直機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)控制部分示意圖）說(shuō)明。多流矯直機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)硬件組成部分如附圖1所示、多流矯直機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)控制部分示意圖如附圖2所示，包含輸出輥道1、多流矯直機(jī)2、切割鋸一3、切割鋸二4和減速光電檢測(cè)器5、定位光電檢測(cè)器6，輸出輥道1上依次設(shè)有多流矯直機(jī)2、切割鋸一3、切割鋸二4、減速光電檢測(cè)器5和定位光電檢測(cè)器6，所述多流矯直機(jī)2設(shè)有輥縫調(diào)整裝置，所述輥縫調(diào)整裝置包含中央處理器11、上輥電機(jī)控制器、上輥位置編碼器、下輥電機(jī)控制器和下輥位置編碼器，中央處理器11分別與上輥電機(jī)控制器和下輥電機(jī)控制器連接，上輥電機(jī)控制器和下輥電機(jī)控制器分別與上輥位置編碼器和下輥位置編碼器連接，上輥位置編碼器和下輥位置編碼器設(shè)在多流矯直機(jī)2的調(diào)整軸上，所述減速光電檢測(cè)器5和定位光電檢測(cè)器6分別與中央處理器11通訊連接。

在生產(chǎn)過(guò)程中，根據(jù)不同品種及生產(chǎn)需要，本實(shí)用新型定尺規(guī)格從6米至12米之間不等，定尺參數(shù)通過(guò)設(shè)定，由中央處理器通過(guò)輥徑、線(xiàn)速度及二級(jí)模型中導(dǎo)出的輥徑磨損量來(lái)計(jì)算定位數(shù)據(jù)，從而簡(jiǎn)化了不同品種，不同定尺的長(zhǎng)度定位，實(shí)現(xiàn)了高效生產(chǎn)。

2.1 輥縫控制系統(tǒng)

（1）多流矯直機(jī)的輥縫的垂直調(diào)整采用5臺(tái)寧波東力DM80M2-4E 0.55kW電機(jī)，電機(jī)由相應(yīng)的控制器（上輥1#電機(jī)控制器20、上輥2#電機(jī)控制器21、上輥3#電機(jī)控制器22、上輥4#電機(jī)控制器23、上輥5#電機(jī)控制器24）控制。輥縫的軸向調(diào)整采用5臺(tái)寧波東力的DLR04-1/15.54-YD132M-2/8E-M1-R-5/1.6kW電機(jī)，電機(jī)尾端都帶電磁抱閘保證電機(jī)定位后鎖死固定，電機(jī)由相應(yīng)的控制器（下輥1#電機(jī)控制器25、下輥2#電機(jī)控制器26、下輥3#電機(jī)控制器27、下輥4#電機(jī)控制器28、下輥5#電機(jī)控制器29）控制。

（2）現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)設(shè)備。

如圖3所示現(xiàn)場(chǎng)輥縫位置檢測(cè)采用德國(guó)倍加福公司的帶DP網(wǎng)通訊的絕對(duì)值編碼器，型號(hào)為：PVM58N-011AGR0BN-1213。安裝在相應(yīng)的調(diào)整軸上。上下輥縫的調(diào)整、左右方向的軸竄量，通過(guò)讀取安裝在調(diào)整軸上的絕對(duì)值編碼器的反饋值，并通過(guò)PLC運(yùn)算標(biāo)定后，相應(yīng)輥縫量最終在HMI畫(huà)面上的顯示（如圖4所示）?，F(xiàn)場(chǎng)控制精度達(dá)到±0.25mm，完全滿(mǎn)足工藝要求的±2.00mm誤差。

設(shè)計(jì)相應(yīng)的主體程序如圖5所示。

2.2 傳動(dòng)控制及定尺測(cè)長(zhǎng)定位控制系統(tǒng)

根據(jù)生產(chǎn)工藝上的要求，矯直機(jī)在矯直過(guò)程中的同時(shí)，要滿(mǎn)足后續(xù)定尺及切割的工序，這就要求矯直機(jī)傳動(dòng)必須保證反復(fù)啟停及迅速定尺精確。以此滿(mǎn)足生產(chǎn)的高效進(jìn)行。

在輥道兩側(cè)安裝兩個(gè)金屬檢測(cè)器HMD1、HMD2。HMD1負(fù)責(zé)減速，將信號(hào)傳至PLC，PLC根據(jù)此信號(hào)的觸發(fā)，完成高速計(jì)數(shù)（通過(guò)矯直機(jī)電機(jī)測(cè)速編碼器）計(jì)算，生成斜坡速度傳至6ra70裝置，完成快速平滑減速。HMD2負(fù)責(zé)定尺，同樣通過(guò)高速計(jì)數(shù)，控制傳動(dòng)停止位置，完成定位。

其中著重解決的問(wèn)題是定尺精度及傳動(dòng)停止后由于減速機(jī)箱內(nèi)齒輪間隙引起的尺寸誤差問(wèn)題。

通過(guò)研究，采用6RA70裝置控制系統(tǒng)，在定位后，通過(guò)0速度鎖定的控制方式。有效的解決了上述問(wèn)題。

定尺距離通過(guò)HMI設(shè)定（如圖6所示），簡(jiǎn)化了不同品種，不同定尺的長(zhǎng)度定位，實(shí)現(xiàn)了高效生產(chǎn)。

主體程序如圖7所示。

3 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，上述設(shè)計(jì)和實(shí)施是高效、合理的。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，保證了正常生產(chǎn)，達(dá)涅利多流矯直機(jī)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)自主研發(fā)是成功的。本套系統(tǒng)屬于自動(dòng)化與數(shù)學(xué)模型高度集成，解決了多流矯直機(jī)反復(fù)啟停及定位問(wèn)題，以及在軋鋼領(lǐng)域輥縫自動(dòng)調(diào)整方法，是一種高效、低故障率、投資成本低的新型方案。

參考文獻(xiàn)

[1]王信義.機(jī)電一體化技術(shù)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1999.