包鋼熱連軋卷取機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究

1、包鋼熱連軋卷取機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究 摘要：卷取機(jī)是板帶熱連軋生產(chǎn)線主要組成部分。該文以包鋼熱連軋卷取機(jī)為例，詳細(xì)介紹熱連軋卷取機(jī)控制系統(tǒng)的原理和控制方法，plc400和tdc對(duì)整個(gè)卷取機(jī)控制系統(tǒng)的控制方法。 關(guān)鍵詞：卷取機(jī) 熱連軋 plc400 中圖分類號(hào)：tg333.2+4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)：1674-098x（2013）02（a）-0072-02 卷取機(jī)是板帶熱連軋生產(chǎn)中最主要的部分之一。板帶經(jīng)過(guò)精軋機(jī)組后，最終軋制成給定厚度的成品由輸出輥道送至卷取機(jī)中進(jìn)行卷取，成品板帶在輸出輥道上運(yùn)行時(shí)，有層流冷卻裝置進(jìn)行控制冷卻，冷卻后的板帶在進(jìn)入卷取機(jī)前有側(cè)導(dǎo)板進(jìn)行對(duì)中，然后以一定的張力由三

2、助卷輥式全液壓卷取機(jī)卷成緊湊的鋼卷，鋼卷卷取完成后由卸卷小車從卷取機(jī)上卸下送至打捆站。 1 卷取機(jī)的控制 見(jiàn)圖1。 1.1 卷取機(jī)的組成 熱連軋卷取區(qū)一般有兩臺(tái)或三臺(tái)卷取機(jī)，包鋼熱連軋選用兩臺(tái)卷取機(jī)，在正常軋鋼中兩臺(tái)卷取機(jī)交替工作，圖1為包鋼熱連軋卷取機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)圖，主要包括以下幾個(gè)部分：卷取機(jī)輥道控制，主要目的是使從精軋機(jī)高速軋制出的板帶平穩(wěn)進(jìn)入卷取機(jī)，同時(shí)對(duì)板帶頭尾在卷取輥道位置進(jìn)行正確控制；側(cè)導(dǎo)板控制，主要目的是正確引導(dǎo)板帶對(duì)中，防止板帶跑偏，使板帶順利進(jìn)入夾送輥、卷筒形成良好的卷形，可以降低卷取塔形，穩(wěn)定和提高卷取的質(zhì)量；夾送輥控制，主要目的是將成品板帶夾緊送入卷取機(jī)，并可使板帶在頭部和

3、尾部時(shí)與卷取機(jī)形成張力并且在厚鋼板頭部翹起時(shí)上夾送輥可以壓下，便于板帶咬入和卷取，上夾送輥的升降有液壓缸來(lái)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)伺服閥完成對(duì)夾送輥的位置控制和壓力控制，并且下夾送輥配置一臺(tái)測(cè)速電機(jī)和一個(gè)脈沖發(fā)生器，用于夾送輥的速度控制；激光檢測(cè)器控制，主要目的是檢測(cè)是否有板帶頭部進(jìn)入或板帶甩尾；助卷輥控制，卷取機(jī)有三個(gè)助卷輥有圖1可知，定義為1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)助卷輥，每個(gè)助卷輥由一臺(tái)電機(jī)傳動(dòng)，控制助卷輥的速度，每個(gè)助卷輥安裝在一個(gè)可繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的支架上，以保證在卷鋼過(guò)程中的轉(zhuǎn)動(dòng)不受限制，助卷輥支架由一個(gè)液壓缸來(lái)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)電液伺服閥來(lái)完成對(duì)助卷輥的位置和壓力控制，當(dāng)板帶頭部進(jìn)入卷取機(jī)時(shí)，為了防止板帶與助卷輥的沖

4、擊，損害板帶頭部，造成事故及消除板帶頭部壓痕，配置的三個(gè)助卷輥都具有自動(dòng)踏步控制；卷筒控制主要目的是控制卷筒的速度、卷筒的漲縮和卷取張力的建立。 1.2 卷取機(jī)自動(dòng)踏步控制（ajc） 自動(dòng)踏步控制是卷取機(jī)控制系統(tǒng)中最主要控制部分，如圖2所示以包鋼熱連軋卷取機(jī)為例剖析卷取機(jī)自動(dòng)踏步控制，當(dāng)板帶頭部進(jìn)入卷取機(jī)時(shí)，采用自動(dòng)踏步控制可以防止板帶與助卷輥的沖擊而造成事故或成材率減小并且可以消除頭部壓痕。 圖2即為卷取機(jī)自動(dòng)踏步控制的順序圖，步1：帶鋼頭部進(jìn)入夾送輥，所有助卷輥調(diào)到預(yù)設(shè)定位置，其中1號(hào)助卷輥預(yù)設(shè)定間隙設(shè)置為板帶厚度的1.5倍，2號(hào)和3號(hào)助卷輥間隙稍大于板帶厚度，為了板帶順利卷取首圉三個(gè)助卷

5、輥輥縫逐步減?。徊?：完成步1后，板帶進(jìn)入激光檢測(cè)器，校準(zhǔn)帶頭，增強(qiáng)踏步控制可靠性；步3：板帶頭部通過(guò)1號(hào)助卷輥，當(dāng)助卷輥沒(méi)有探測(cè)壓力變化時(shí)，仍采取位置預(yù)設(shè)定控制，當(dāng)探測(cè)到壓力變化時(shí)立刻采用壓力控制，同時(shí)校準(zhǔn)板帶頭部位置；步4：板帶頭部進(jìn)入2號(hào)助卷輥，同步3；步5：板帶頭部進(jìn)入3號(hào)助卷輥，同步3；步6：完成首圈后，當(dāng)板帶頭部距1號(hào)助卷輥一定距離時(shí)，啟動(dòng)一號(hào)助卷輥抬起，其輥縫設(shè)置為板帶安全距離+板帶厚度；步7：板帶頭部通過(guò)1號(hào)助卷輥時(shí)，助卷輥立即轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫﹂]環(huán)控制，協(xié)助卷筒順利卷取。步8：板帶完成1號(hào)助卷輥踏步控制后，當(dāng)板帶頭部達(dá)到距1號(hào)助卷輥一定距離后并接近2號(hào)助卷輥時(shí)，啟動(dòng)2號(hào)助卷輥踏步控制

6、，同步6；步9：板帶頭部通過(guò)2號(hào)助卷輥完成2號(hào)助卷輥踏步控制，同步7；步10：板帶頭部通過(guò)2號(hào)助卷輥并距離3號(hào)助卷輥一定距離時(shí)，起動(dòng)3號(hào)助卷輥踏步控制，同步6；步11：板帶頭部通過(guò)3號(hào)助卷輥并完成3號(hào)助卷輥踏步控制，同步7。重復(fù)步6到步11直到張力建立。步12：卷取機(jī)張力建立后，為了起到安全甩尾1號(hào)助卷輥退到最大外徑位置，2號(hào)和3號(hào)助卷輥復(fù)位到初始位置。 1.3 卷取機(jī)控制方式 卷取機(jī)包括自動(dòng)方式和手動(dòng)方式：手動(dòng)方式，即在卷取機(jī)所有聯(lián)鎖條件都滿足即卷取機(jī)準(zhǔn)備好的情況下，卷取機(jī)由操作工在操作臺(tái)上進(jìn)行選擇。 自動(dòng)操作方式，卷取機(jī)有plc系統(tǒng)自動(dòng)完成選擇，在卷取機(jī)準(zhǔn)備好的前提下允許操作工通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)操作

7、臺(tái)進(jìn)行人工干預(yù)，修改卷取機(jī)的選擇結(jié)果，特別是卷取機(jī)在自動(dòng)模式下可以通過(guò)人機(jī)界面hmi按照板帶在不同的位置來(lái)設(shè)定超前率和滯后率進(jìn)行速度控制。 2 卷取機(jī)基礎(chǔ)自動(dòng)化控制的硬件功能 包鋼熱連軋卷取機(jī)自動(dòng)化控制的硬件功能圖如圖3所示，配置一臺(tái)中心交換機(jī)，該交換機(jī)不僅具有通信管理、擁塞管理和虛擬網(wǎng)絡(luò)功能，而且可以配置交換機(jī)，以便同上下游控制級(jí)實(shí)現(xiàn)多種協(xié)議的數(shù)據(jù)交換。 在卷取操作室，多臺(tái)pc工作站和網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)，通過(guò)100 m雙絞線以太網(wǎng)與一個(gè)24口交換機(jī)與各區(qū)的環(huán)形以太子網(wǎng)相連，實(shí)現(xiàn)做站與過(guò)程控制級(jí)和自動(dòng)化級(jí)的數(shù)據(jù)交換。 在卷取區(qū)主電室每臺(tái)plc通過(guò)profibus總線或直接i/o與傳感器、操作臺(tái)、儀表、

8、伺服閥、傳動(dòng)裝置或操作臺(tái)相連來(lái)讀取現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并且控制器或plc通過(guò)交換機(jī)與環(huán)形以太網(wǎng)相連，實(shí)現(xiàn)各控制器或plc之間的數(shù)據(jù)通信。 卷取主電室其中卷取公共控制由位于卷取區(qū)主電室s7400plc來(lái)完成，主要負(fù)責(zé)卷取機(jī)邏輯選擇，軋件跟蹤，卷取區(qū)液壓站控制，卷取區(qū)水、風(fēng)、電、氣公共設(shè)施監(jiān)督控制。 1號(hào)和2號(hào)卷取機(jī)控制由位于卷取區(qū)主電室tdc高性能控制器來(lái)完成，主要負(fù)責(zé)1號(hào)和2號(hào)卷取機(jī)邏輯、順序和操作控制，卷取機(jī)輥道、夾送輥、卷筒、助卷輥速度控制，卷取機(jī)側(cè)導(dǎo)板、夾送輥、助卷輥的位置控制和壓力控制，卷取機(jī)卷徑計(jì)算、張力和尾部控制，助卷輥踏步控制，卷筒漲縮控制。 卷取機(jī)出口控制由位于卷取主電室s7-400plc來(lái)完成，主要負(fù)責(zé)出口軋件跟蹤，鋼卷稱重機(jī)的數(shù)據(jù)采集，出口區(qū)的手動(dòng)控制，出口區(qū)邏輯連鎖順序控制。 3 結(jié)語(yǔ) 熱連軋卷取機(jī)是熱連軋最后一道關(guān)鍵工序，確保了板帶的卷取質(zhì)量，包鋼熱軋卷取機(jī)采用兩臺(tái)卷取機(jī)交替工作的方式，不僅保