陳國(guó)貴

（河鋼股份有限公司承德分公司  河北省釩鈦工程技術(shù)研究中心）

摘要：主要介紹承鋼冷軋薄板有限公司連續(xù)酸洗線活套自動(dòng)控制系統(tǒng)，分析基于SIMATIC S7-1500系統(tǒng)的活套速度、位置、張力控制，研究活套的精確定位，確保酸洗線穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行。

關(guān)鍵字：連續(xù)酸洗；活套；SIMATICS7-1500；速度；張力；位置

1  生產(chǎn)線概況

承鋼冷軋薄板有限公司連續(xù)酸洗線采用普銳特工藝技術(shù)，設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為100萬(wàn)噸,該生產(chǎn)線為三段式連續(xù)酸洗生產(chǎn)線，具有3段酸洗槽和5段漂洗槽，裝備有2臺(tái)開(kāi)卷機(jī)、1臺(tái)激光焊機(jī)、1臺(tái)破鱗機(jī)、1臺(tái)平整機(jī)、1臺(tái)轉(zhuǎn)塔式圓盤(pán)剪、1臺(tái)涂油機(jī)、2臺(tái)卷取機(jī)和2段活套，工藝布置圖見(jiàn)圖1。

圖1

1.1   活套設(shè)備組成

連續(xù)酸洗線活套選用兩段臥式活套，4層布置，入口活套長(zhǎng)140米，出口長(zhǎng)100米?；钐子糜趦?chǔ)存足夠的帶鋼長(zhǎng)度銜接入口段、工藝段和出口段，起到承前啟后的作用，保證工藝段穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行，提高酸洗質(zhì)量。

每段活套的主要設(shè)備包括：活套小車(chē)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、繩輪、潤(rùn)滑系統(tǒng)、擺動(dòng)門(mén)和位置檢測(cè)系統(tǒng)?；钐仔≤?chē)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之間通過(guò)一根鋼絲繩及一組繩輪連接起來(lái)。鋼絲繩兩固定端都通過(guò)繩輪繞向小車(chē)，鋼絲繩與帶鋼相對(duì)的一側(cè)（提供張力側(cè)），通過(guò)小車(chē)?yán)K輪繞向驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是由三臺(tái)電機(jī)帶動(dòng)三臺(tái)減速箱驅(qū)動(dòng)三個(gè)繩輪組成。另一側(cè)，液壓缸連接鋼絲繩固定端，通過(guò)繩輪轉(zhuǎn)回活套小車(chē)（低張力側(cè)），液壓缸為鋼絲繩提供穩(wěn)定的張緊力，防止鋼絲繩滑移，以及補(bǔ)償鋼絲繩的延伸。

活套小車(chē)的位置通過(guò)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的首個(gè)繩輪的絕對(duì)值編碼器進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算出活套的實(shí)際套量。

2  自動(dòng)化控制系統(tǒng)

連續(xù)酸洗線自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用西門(mén)子公司的SIMATICS7-1500PLC系統(tǒng)和S120傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制，系統(tǒng)具有性能高、運(yùn)算速度快、抗干擾能力強(qiáng)、易于通訊和擴(kuò)展等特點(diǎn)。PLC控制系統(tǒng)由5套SIMATICS7-1500 PLC硬件組成，分別為：入口、工藝、平整機(jī)、出口和急停，自動(dòng)化配置圖見(jiàn)圖2。入口活套由入口PLC控制，出口活套由出口PLC控制?？刂栖浖門(mén)IA V15，TIA軟件是一個(gè)集成控制器、HMI和驅(qū)動(dòng)器的過(guò)程組態(tài)平臺(tái)，有一致數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)一工業(yè)通訊、工業(yè)信息安全和集成功能安全等優(yōu)勢(shì)。

圖2

3  活套定位控制

活套定位控制對(duì)產(chǎn)線的物料跟蹤中起到非常重要的作用，如果活套定位錯(cuò)誤可能造成焊縫跟蹤丟失，圓盤(pán)剪剪切錯(cuò)亂，出口剪分切位置錯(cuò)亂，更嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)鋼卷信息丟失?；钐锥ㄎ豢刂萍狭怂俣瓤刂?、張力控制和位置控制，三個(gè)控制環(huán)節(jié)必須有序連接才能實(shí)現(xiàn)活套的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.1  活套速度控制

活套連接入口段、工藝段和出口段，所以活套速度與工藝段速度為基準(zhǔn)，限定了活套的最大運(yùn)行速度為180m/min，最小運(yùn)行速度為5m/min，并且活套速度會(huì)跟隨工藝段速度和當(dāng)前套量自動(dòng)降速。在HMI中設(shè)計(jì)三種速度控制模式選擇及位置設(shè)定，如圖3所示。

1）最大速度充套到最大位置， 最大位置在Max.Pos設(shè)定。

2）偏差速度充套到最大位置，速度偏差值在 Speed Difference設(shè)定。

3）偏差速度充套到中間位置，中間位置在Medium Pos設(shè)定。

圖3

3.2  活套張力控制

活套張力控制分為:基于電機(jī)轉(zhuǎn)矩的張力控制（TCON1）和基于速度的張力控制（TCON2），TCON1是通過(guò)活套的設(shè)定張力與相鄰設(shè)備的張力差計(jì)算出有效張力，在進(jìn)行摩擦力和打滑張力修正后直接控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩的輸出。

TQ_motor:電機(jī)轉(zhuǎn)矩；             TQ_Frction：摩擦系數(shù)；

Tension:相鄰帶鋼張力；           TQ_Inertia:打滑系數(shù)

Diam:輥徑；

i：減速比

T_CON:張力控制器輸出

TCON2是通過(guò)活套的設(shè)定張力與實(shí)際張力差計(jì)算出有效速度，在進(jìn)行摩擦力和打滑張力修正后直接控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩的輸出。

3.3  活套位置控制

活套位置控制主要通過(guò)活套第一個(gè)繩輪繩輪上安裝的絕對(duì)值編碼器測(cè)量活套位置，在進(jìn)行摩擦、滑差、鋼絲繩張力等系數(shù)修正后得出一個(gè)活套實(shí)際位置。圖4為活套位置控制框圖。

圖4

4  活套精確定位

由于帶鋼不同的寬度、厚度、板型、速度以及活套鋼絲繩張力變化都可能造成活套實(shí)際位置偏差。通過(guò)研究，在活套中間的位置增加一個(gè)固定檢測(cè)點(diǎn)。當(dāng)活套小車(chē)經(jīng)過(guò)這個(gè)檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，將固定點(diǎn)的活套位置進(jìn)行同步校正。圖5為活套同步的邏輯：正常運(yùn)行的過(guò)程中，如果活套的實(shí)際速度大于DBD666的最小速度并且小于DBD662的最大速度，并且活套充套或者放套的條件DBX636.3是ok的，那么當(dāng)活套經(jīng)過(guò)同步開(kāi)關(guān)DBX636.0時(shí)就可以自動(dòng)同步，自動(dòng)同步范圍為實(shí)際位置與計(jì)算位置偏差不超過(guò)3%。

圖5

如果活套實(shí)際位置與計(jì)算位置偏差超過(guò)3%，活套將無(wú)法進(jìn)行自動(dòng)同步，通過(guò)研究，增加活套位置手動(dòng)同步功能。在HMI中增加活套位置編碼器同步窗口，通過(guò)PDA精確測(cè)量幾個(gè)機(jī)械參考點(diǎn)的活套位置，如表1以入口活套為例。在停車(chē)狀態(tài)下將活套現(xiàn)場(chǎng)操作站選擇為維護(hù)模式，對(duì)照表中機(jī)械位置估算活套位置，將估算值輸入HMI窗口，手動(dòng)將活套的實(shí)際位置與計(jì)算位置偏差同步到3%以內(nèi)，可以正常起車(chē)，滿足自動(dòng)同步條件。

表1

5  結(jié)語(yǔ)

通過(guò)活套位置同步功能的應(yīng)用，能夠提升活套定位的精確性，減少跟蹤計(jì)算誤差，保證產(chǎn)線穩(wěn)定運(yùn)行。很適合生產(chǎn)工藝指標(biāo)和操作性，證明此控制系統(tǒng)的研究實(shí)踐是成功的。

參考文獻(xiàn)

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