魏向新，閆 菲

(天津電氣科學研究院有限公司 天津 300180)

1 平整拉矯機概述

由于鋼板沿紋理方向上應力不均而產(chǎn)生板型缺陷，為得到平整的板材，需要對板材沿長度方向施加超過材料屈服極限的應力。平整拉矯機的作用就是修正板型平整度的缺陷，通過一定的張力使鋼板產(chǎn)生延伸，改變應力分布，提高產(chǎn)品的平整度。拉矯機的工作特點是在張力輥拉伸和彎曲輥連續(xù)交替反復彎曲的聯(lián)合作用下使帶材產(chǎn)生塑性延伸而實現(xiàn)板帶矯直，它能消除帶材的瓢曲、邊緣浪形和鐮刀彎等三元形狀缺陷，明顯提高了板形質量。

通過平整提高帶鋼機械性能、改善帶鋼板形、調整帶鋼表面粗糙度，獲得符合要求的鋼卷。生產(chǎn)線上平整機和拉矯機布置如圖1所示。

圖1 生產(chǎn)線上平整機和拉矯機安排Fig.1 Arrangement of temper mill and tension leveller

2 控制系統(tǒng)配置

機組主要電機：開卷機；1#張力輥組；平整機；2#張力輥組；3#張力輥組；卷取機。所有電機均為交流電機。

2.1 傳動系統(tǒng)配置

全線交流電機采用公共直流母線方式控制，選用西門子公司的S120整流單元和S120系列逆變器。

2.2 自動化控制系統(tǒng)

自動化控制系統(tǒng)用于全線的自動控制，配置1套S7-400PLC可編程序控制器，并在 S7400上配置FM458用于平整機 AGC控制。在開卷操作臺、主操作臺、卷取操作臺分別配 ET200M 遠程站完成現(xiàn)場信號采集，實現(xiàn)分布式遠程控制。通過 PROFIBUSDP網(wǎng)，可以和傳動系統(tǒng)及各個遠程 I/O站進行數(shù)據(jù)通信(圖2)。

在操作臺配置觸摸屏，在觸摸屏上進行初始卷徑、張力等工藝參數(shù)設置，控制裝置及設備的狀態(tài)在觸摸屏上顯示。觸摸屏和自動化控制系統(tǒng)之間通過以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通信。

在工藝操作臺配置計算機，通過計算機進行設備的合分閘操作，線速度設定、張力設定，全線設備的實時狀態(tài)顯示、故障報警等。

圖2 控制系統(tǒng)配置圖Fig.2 Configuration diagram of control system

3 控制系統(tǒng)功能

3.1 PLC的功能

PLC主要用于生產(chǎn)線的基礎自動化控制，基礎自動化部分包括生產(chǎn)線主傳動設備、液壓站及輔助傳動的控制。

3.2 FM458控制功能

平均位置控制；傾斜控制；總軋制力控制；軋制力差控制；延伸率控制。

3.3 HMI功能

工程師站采用高性能工業(yè)控制微機，安裝西門子Wincc組態(tài)軟件進行畫面組態(tài)，和自動化控制系統(tǒng)之間通過工業(yè)以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通信。

上位機系統(tǒng)用于平整生產(chǎn)線設備的實時狀態(tài)顯示、故障報警存檔、故障查詢等。操作人員完成軋線設備的速度設定和張力設定，軋線各設備的運行監(jiān)控，各設備的合/分閘控制，實際值顯示，包括張力實際值、電流實際值、速度實際值、卷徑實際值等?？梢赃M行設備的合分閘操作，軋線設備的實時狀態(tài)顯示，故障報警等。

4 功能實現(xiàn)方法

4.1 延伸率控制

①調節(jié)軋制力來保證延伸率的恒定。通過測量從進入口和中間張力輥的速度，計算出帶鋼的延伸率；②通過調節(jié)中間輥，來保證出口帶鋼張力恒定；③如果由于軋制力達到飽和值需要帶伸長率不能達成，則需修改帶鋼張力設定值。

4.2 張力計輥控制

張力輥位于平整機的入口和出口，每個張力計輥有 2個測張單元，以測量生產(chǎn)線上帶鋼張力。張力計測量結果用于張力閉環(huán)控制。

4.3 平整機驅動

平整機的驅動根據(jù)軋輥抬起與壓靠狀態(tài)，以速度或張力方式進行控制。

4.4 矯直單元

矯直輥上輥固定，下輥可調，輥縫調節(jié) AC馬達驅動，絕對值編碼器位置反饋，進行位置閉環(huán)控制。

4.5 焊縫跟蹤

在 1#張力輥組后設置焊縫檢測裝置，在鋼卷焊接時，在焊縫處沖孔，當焊縫通過焊縫檢測裝置時，檢測出焊縫并對焊縫進行跟蹤，根據(jù)焊縫位置，平整機自動減少軋制力或抬輥，拉矯機自動減少張力。

4.6 平整機壓下系統(tǒng)

下位控制采用西門子 S7-400系列 PLC中的FM458功能模板實現(xiàn)全數(shù)字AFC控制。為用戶設計了功能強大的控制應用軟件系統(tǒng)，能與機組工藝操作系統(tǒng)及傳動系統(tǒng)相配合，構成先進的整體自動化系統(tǒng)。平整機壓下控制系統(tǒng)功能是通過 FM458功能模板完成的。

4.6.1 軋制力控制功能

軋制力控制功能用來控制平整機的 2個液壓缸輸出壓力值；軋制力控制采用PI控制方式；通過壓力傳感器反饋，消除輥重和有桿側的壓力變化；通過壓力反饋實現(xiàn)壓差控制。

4.6.2 位置控制功能

位置控制功能保證平整機在壓下和軋制及退出軋制時，軋輥始終與軋制水平線平衡。

在液壓缸無桿腔側安裝位置傳感器，通過位置傳感器反饋信號，進行控制；通過位置控制實現(xiàn)軋輥傾斜控制。

4.6.3 位置/壓力調偏控制功能

通過分別調整操作側、傳動側油缸位置，使軋輥傾斜，可解決帶材單邊波浪問題。同時，系統(tǒng)還監(jiān)控操作側、傳動側的油缸位置和平整力，當兩側位置或平整力出現(xiàn)偏差時，系統(tǒng)會自動控制平整機兩側的油缸同步，保證正常工作；當偏差太大時，系統(tǒng)將使油缸卸荷，保護平整機機械設備。