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轧钢产线预矫直机自动化控制系统功能简析(二)

2017/3/27    来源:e-works    特约撰稿人:岳临萍      
关键字:速度控制  辊缝定位  自动控制  辅助功能  
本文描述了预矫直机基础自动化系统功能要求、对预矫直机的主要功能实现及控制模式进行了详细的分析和说明。

    1.速度控制功能

    预矫直机的速度控制是物料传输的重要模块之一,主要针对上游冷却设备MULPIC和下游设备的辊道分组控制,与产线的全自动控制中的钢板控制数量有着紧密的联系。主要有:(1)辊道同步和控制,主要实现钢板在辊道上运输与上下游设备的速度匹配控制;(2)与其他PLC的通讯等。为了控制矫直机的入口和出口辊道,将一些互锁装置和数据与负责辊道控制的PLC的相关数据相互交换。辊道控制原理图如图1所示:

(图片)
图1 辊道速度控制图

    (ω*=速度参考值(来自PLC),ω=实际速度,Rω=速度调节器)

    此功能用于改变矫直机区域速度。为了达到速度平稳改变和时间消耗间的最佳平衡,选择加速和减速值。此速度应用与矫直过程中的矫直辊,由控制设备管理

    2.矫直机主体功能控制

    在全部自动化模式下,咬入、矫直、及出尾速度参考值会自动地由二级模型计算出来,并根据钢板位置通过S-Ramp应用到传动装置上。操作工可以用主控制台上的操作手柄手动移动/或矫直钢板。如图2所示:

(图片)
图2 矫直机HGC系统控制图

    2.1安全功能

    速度控制的安全功能可以由操作工通过按钮或自动通过硬件和软件控制,来启动安全设置,如:矫直机主体的正常停止、快停和急停等操作。急停情况下,进行以下操作:

    1)从矫直机区域到速度控制的停止请求。

    2)HGC的位置参考值设为零并将控制回路打开。

    3)每个HGC的伺服-比例阀完全打开,用于将内径侧油清空到油箱里(油排到油箱内)。

    4)如果必要的话,每个HGC快速打开阀控制用于更快速地清空内径腔。

    5)位置上的各安全阀用于使压力走向返回回路。

    6)打开连杆压力阀。

    然后矫直机快速打开。当错误消失,操作工必须通知报警,允许关闭或重新装配HGC回路。

    2.2液压缸辊缝控制

    上辊系定位由四个液压钢操纵。这些长冲程液压缸安装在矫直机机架的上部分。每个液压缸通过一个液压辊缝控制模块由一个伺服比例阀控制。每个液压缸都配有一个位置传感器和一个压力传感器。HGC控制分成三个主要功能:位置参考确立、主要回路、安全设备等。这些参数通过辊缝扭矩调整或操作工操纵控制位置拉杆由自动移动来确定。

    2.3参考值计算

    所有的速度请求来自自动移动,操作拉杆用于产生:用于第1对的一个全程平均速度移动和用于第2对的一个全程平均速度移动。然后将这些速度移动整合成全程定位参考值。这些参考值再输送到主回路中。

    整合之前,限制速度总量,以避免超过HGC的最大速度。位置参考值由HGC最大冲程、传动侧和非传动侧间的最大允许倾斜度以及入口和出口位置间的最大差值决定的。

    2.4辊缝扭矩调整

    辊缝扭矩调整旨在通过关闭或打开辊缝(仅在入口侧)按照二级生成的扭矩预设进行钢板矫直。

    将扭矩的总和与扭矩参考值比较,将二级生成的值与前面比较的误差相乘,来改变辊缝误差。然后将这个辊缝误差求积分,得到一个辊缝修正值,用于入口侧矫直机辊缝的调整和设定。

    2.5主回路

    液压缸在一个闭环回路中单独控制。位置尺寸和到达位置间的差值形成了反馈到位置控制回路的错误信号。控制器为P(比例)型。

    各控制器的增量被动态调整以适应矫直力和HGC运动的方向。这使完整回路线性化并计算根据压降改变的伺服-比例阀响应。

    在伺服-分配器命令执行之前,将压力环增加到栅上的一个位置。如果压力内部HGC过于接近最大压力限制,允许回路控制伺服-分配器(代替位置回路)。

    3.自动控制顺序

    3.1预定位

    在头部咬入之前,矫直机必须根据预设值定位,同时进行的步骤请求:将四个HGC运动启动到预定位置+咬入偏置值。当所有的运动完成时,矫直机进行“预定位”并可以开始咬入。

    3.2矫直机标定

    此步骤的目的是标定矫直机,使上辊系与下辊系平行。将位置储存,并在所有矫直过程中作为参数使用。由于参数值由辊系决定,此步骤必须是至少在各辊系更换完毕后由操作工启动。此步骤需要一个标定钢板,理想状态下应没有平面度缺陷且有一个已知的恒定厚度。矫直机完全打开时,标定钢板放置在上辊系下面。当钢板定位时,四个HGC会自动下压直到标定力到达各液压缸。当四个HGC为同一标定力,记录下它们的位置并调入标定位置。

    3.3空道次

    按照规定的辊缝或钢板厚度+偏置值轻轻打开矫直机。要求为了到达辊缝,四个HGC液压缸回到原位、轧制线上入口和出口下辊的位置回到原位。当所有的移动完成时,将钢板传送到矫直机的另一侧使其前端在热检HMD下面。

    3.4完全打开

    设计此步骤用于完全打开矫直机。以下步骤要求同时进行:完全撤回四个HGC液压缸、将弯辊液压缸位置置零(矫直辊不弯)、在轧制线上撤回入口和出口下辊、当所有的运动完成时,矫直机“完全打开”。

    4.辅助功能

    4.1上压框架平衡

    上压框架由四个负责支撑和保持与4个轧制力(HGC)缸相接触的液压缸“悬挂”在机器主机架上。因此,液压缸中的压力比上压框架+上辊系重量所需的支撑力稍大一些。在正常的操作和辊系移除过程中,平衡液压缸会在平衡模式下自动启动。

    4.2轴夹紧系统

    轴夹紧系统是一个在换辊系过程中使轴保持定位的系统,它使联结器保持在相同的垂直和水平位置上且使嵌入操作和拔出操作在同一方向上。

    4.2.1设备主要组成

    1)一个下横梁配有用于支撑下联轴器的衬垫。升高和下降动作通过电机传动来实现。

    2)相互接近并与下轴夹紧的中间横梁。

    3)一个配有与上联轴器接触的衬垫的上横梁。

    4)从上到下配有2×2液压缸(入口和出口侧,用于上下横梁)。下液压缸由下横梁支撑并支撑中间框架。上液压缸由中间横梁支撑并支撑上横梁。

    4.2.2轴夹紧原则

    1)升起与下轴接触的下横梁,根据矫直机辊子实际直径定位。

    2)靠近中间横梁并通过启动下液压缸降低它们使其与下轴接触,以保持内部压力。然后,夹紧下轴。

    3)通过启动HGC液压缸,将上辊系降低到上轴,与中间横梁接触。

    4)通过启动上液压缸,降低上横梁,使之与上轴接触,以保持内部压力。然后,夹紧上轴。

    松开轴时,程序相同,顺序相反。如果新轴直径不同,下横梁必须重新定位。在线路正常操,作时,下横梁位于停止位置(下),中间横梁打开,上横梁位于停止位置(上)。液压缸在两室内无压力。在换辊系时,根据在前一章描述的原则启动设备。运动由操作工负责从就地控制面板上手动或半自动启动。

 

     4.3辊系安装 

 

    辊系的安装必须考虑两种情况:上下辊系安装(两个辊系)、仅下辊系安装两种方式。在此操作中,操作工检查一切设备状态是否正常。所有允许的操作都由操作工负责完成。任何错误的行为可能会导致设备和人员伤害。操作顺序可分成7步:上辊系嵌入(当必须安装所有辊系时)、上辊系夹紧(当必须安装所有辊系时)、上轴松开、下辊系嵌入、下轴松开、人工干预、软管连接,中间框架、控制系统重启,矫直机处于“READY“准备状态。

    4.3.1上辊系嵌入

    当上辊系位于下辊系上方时,操作工必须移动矫直机里的托架。通过(图片)按钮从非传动侧就地控制单元来完成。上辊系辊子必须连接在上轴上。因此,为了调准辊子联结器的各机械设备,操作工可以使辊系或下轴支架运动或在两个方向缓慢转动轴。

    4.3.2上辊系夹紧

    当托架进入矫直机,且上轴连接到上辊系辊子时,可进行以下操作。通过平衡/升吊液压缸促动装置,必须将上压框架降低到能够与上辊系接触。在脉冲模式下通过按下“上压框架↓”按钮实现。当上压框架与上辊系接触时,可在脉冲模式下通过“辊系夹紧”按钮来夹紧辊系。通过启动夹紧液压缸(共4个)使上辊系自动锁住。

    4.3.3上轴松开

    当上辊系夹紧到上压框架上时,可进行以下操作。通过将上横梁升高到更高的位置,可将上轴松开。可在脉冲模式下按下“上轴夹紧/松开”按钮来完成。

    完成后,用平衡/升吊液压缸促动装置将上压框架完全升起。在脉冲模式下按下“上压框架↑”按钮来完成。

    4.3.4下辊系嵌入

    上辊系夹紧后,必须将下辊系辊子连接到下轴上。因此,为了调准辊子联结器的各机械设备,操作工可以使辊系或下轴支架运动或在两个方向缓慢转动轴。

    用(图片)按钮,从传动侧就地控制单元移动托架。

    4.3.5下轴松开

    当下辊系辊子与下轴连接时,可将中间框架升到最高位置使下轴松开。可在脉冲模式下按“下轴夹紧/松开”按钮完成。

    通过“轴支架↓”按钮完全或部分地降低轴支架。

    4.3.6手动干预

    包括:打开中间横梁用于轴夹紧、重新连接接到辊系上的流体软管、重新装配上辊系油气排泄歧管(传动侧和非传动侧)、打开吹磷的压缩空气停止阀、打开水冷却阀等。

    4.4控制系统重启矫直机“READY”

    重启矫直机之前,操作工的责任时检查一切设备良好且没有人员在矫直机上进行工作。操作员可通过人机界面完成程序。以下操作自动执行:上游和下游导板自动定位在一条线上、开启需求油气装置、开启水冷却控制装置。此时,矫直机控制系统进行系统重启,并通过标定板的自动标定程序在HMI操作界面上进行辊系的标定,确定好辊系的初始状态,矫直机处于“READY”状态,等待钢板的矫直。

    5.小结

    预矫直机的应用提高了钢板的板形质量,预矫直机的平整效果也直接影响到后续设备热矫直机的矫直质量,目前宽厚板厂利用矫直机可生产X70、SS400等高强度品种板30余种,为生产高端中厚板产品提供可靠的技术保障,为企业赢得了效益,具有一定的推广价值。

责任编辑:刘春晓
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