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强力矫直机控制模式分析及应用

2008/11/10    来源:e-works    特约撰稿人:岳临萍      
关键字:热矫直机  液压HGC  弯辊  辊缝  
本文着重介绍了引进的法国VAI公司的新技术30000kN热矫直机在济钢中厚板厂的开发与应用。着重对矫直工艺的原理、系统构成、系统功能,以及该设备的设备性能指标进行了分析和说明。从设备的组成、工艺参数的设定等方面进行了具体的描述。主要介绍了液压HGC系统、弯辊BENDING系统、电机传动控制系统以及一级,二级网络控制系统的工作原理和功能,从轧钢生产线的宏观生产的方面,解释了强力矫直机的控制方式和工作状态,以及钢板自动交接的控制思想,对同行业具有较好的借鉴价值。

    概述

    在全国中厚板行业严重供大于求和市场竞争日益激烈的局面下,只有生产高强度的品种板和高附加值的品种钢才能更好的占领市场,取得更大的效益。强力矫直机的开发和应用是适应中厚板厂生产形势,加大品种板生产的有利条件。

    1、矫直机技术特性及系统构成

    1.1 技术特性

    矫直工艺原理就是通过辊间的可逆弯曲将产品拉伸,其目的就是将钢板拉伸,使所有纤维达到相同长度。主要功能是:①去除入口钢板的形状缺陷。形状缺陷如边浪、中浪和1/4瓢曲等有可能通过矫直机去除。②使钢板内的残余应力降到最低,以便能保持钢板平直度。

    下图1说明弯曲钢板时,钢板厚度内应力的演变;上表面被拉伸,下表面被压缩。


图1 钢板矫直特性

    1.2 热矫直机辅助设备包括:

    ① 带有双PLC,具有一级和二级模型控制的自动化控制系统;②高压液压装置;③中压液压装置 ;④用于支撑辊的油汽润滑系统 ;⑤供小齿轮箱和齿轮减速机的润滑系统;⑥干油系统 ;⑦供矫直辊,压力框架冷却,液压装置和油润滑系统的冷却系统;⑧用于除鳞的吹扫系统。

    2、矫直机的控制方式及工作原理

    2.1 控制过程描述

    钢板从ACC控轧控冷区域出来,由辊道传送(入口辊道),温度范围450oC-950oC。此时进行矫直机前的辊道控制权限令牌(TOKEN)的交接,矫直机控制系统进行矫直区域的辊道控制。钢板传输到矫直机的入口时,由钢板位置检测器(CMD)进行检测,此时让钢板停下,等待控制系统的指令然后才能进行钢板的咬入矫直工序。

    (1)控制指令的自动模式

    自动模式是利用Level 2计算预设置定并将计算结果发送到Level 1自动打开辊缝,按设定的矫直力进行钢板的矫直。这些预设置是根据精轧机系统的 Level 2将钢板的钢种、温度、ID号、及ACC处理后的状态经TCP/IP通讯至矫直机Level 2,矫直机的Level 2根据矫直模型进行预计算,并将计算的数值传送至矫直机的Level 1系统,进行辊缝设备及矫直力的控制,钢板信息及控制信息均在HMI上显示。这些预计算的设置包括:

    ① HGC液压缸位置(入口和出口辊缝并倾斜传动侧和非传动侧)
    ② 入口/出口辊位置
    ③ 工作辊弯辊缸位置
    ④ 咬入、抛出和矫直速度

    (2)控制指令的人工干预模式。

    当操作人员发现Level 2的数据传输不准确时,可以人工进行矫直机状态的设置。将辊缝手动打开到合适的位置,弯辊摆到有效的位置等。咬入、抛出速度按系统设定的安全值进行。

    无论何种模式定位后,由操作人员在操作台上按下“START”开始按钮,钢板开始运动,按预设置的速度执行咬入矫直机、进行矫直、最后抛出的操作。

    本张钢板矫直完成后,矫直机出口处的位置检测器(CMD)检测到钢板尾部时,钢板停下。操作人员可以选择结束矫直(正常情况),也可以根据钢板的板形情况要求多道次矫直。如果结束矫直,矫直机后的运输辊道与冷床操作进行控制权限的交接,由冷床操作人员控制辊道并将钢板送到冷床区。

    2.2 电机传动控制

    矫直机咬入钢板后,由主传动系统加速到矫直速度,11根工作辊由两台主电机进行分组控制。

    当钢板的尾部在第一组控制分组的工作辊内时,1#电机的力矩极限根据尾部在第一组辊内的位置进度减小,防止接轴过力矩,矫直速度由1#电机控制。2#电机保持速度控制,力矩被控制在正常的范围内。当钢板尾部到第一组辊的第三根辊子下面时,2#电机的加速度以一定的等变率减小。计算该等变率,在尾部走出第一组工作辊时取消加速度。这时,2#电机的力矩极限被提高到最大电机力矩,这样钢板速度由第二个电机按S-RAMP速度曲线进行控制。

    当钢板尾部在第二组控制分组的工作辊内时,尾部走出第一组控制分组的工作辊时,第二个电机传动是速度控制。第二个传动的力矩极限逐渐从最大传动力矩减小到最后接轴的最大力矩。要按照尾部在第二组辊内的进度减小。

    当尾部走出矫直机时,力矩极限等于最后接轴的最大力矩。出口处的CMD6检测到钢板尾部时,速度主控器用S-RAMP降低矫直机辊的速度基准,入口/出口辊道速度降为0。当钢板停止时,道次宣告结束。

    2.3 液压HGC辊缝控制原理

    首先要对液压缸的位置传感器进行进零点校准,自动回零。然后将HGC系统设置到CLOSE LOOP(闭环)控制状态,设置辊缝的控制程序运行于Level1 PLC S7-400上。该 PLC 通过以太网TCP-IP与Level2计算机相连接,矫直机Level1接收到预设数据之后,控制相应的伺服阀进行动作,达到设定的辊缝位置。

    操作工也可根据实际情况进行手动的辊缝设定,在HMI上人工输入辊缝值,HGC系统可接收指令自动摆到相应位置;也可以使用操作杆进行HGC系统的位置操作。

责任编辑:江琦
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