前言

    在寬厚板軋機(jī)進(jìn)行的一級自動化控制的系統(tǒng)中，鋼板的物料跟蹤TRACK模型起到十分重要的作用。同時，為了滿足TRACK模型跟蹤的準(zhǔn)確性，以及鋼板軋制過程中運行的穩(wěn)定性，都會運用到另一個重要的模型SPEED速度模型。它對鋼板的控制軋制、控制冷卻以及物料跟蹤都起到十分重要的作用。

1、速度系統(tǒng)（PLC主斜坡發(fā)生器）

    當(dāng)物料控制系統(tǒng)根據(jù)不同的控制區(qū)域為自動過程產(chǎn)生速度給定值時，這些給定必須平穩(wěn)并將其分配給相應(yīng)的控制驅(qū)動系統(tǒng)。這些功能在“PLC的主斜坡發(fā)生器”邏輯功能單元中實現(xiàn)。基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)的主斜坡函數(shù)發(fā)生器主要有以下幾個功能：

    根據(jù)控制模式和自動化過程控制的不同傳動系統(tǒng)，速度給定值被單獨的分配給輥道或者主傳動

    單個傳動系統(tǒng)的人工干預(yù)或者操作模式的轉(zhuǎn)變（自動/手動）。

    提供平穩(wěn)的速度改變

    提供與傳動設(shè)備的接口（如變頻器等），包括速度方向的改變。

    ⑸提供速度的相關(guān)功能如超前滯后因數(shù)，機(jī)架和軋機(jī)之間的壓力控制，平衡負(fù)荷控制，雪橇頭形成的速度控制等。

1.1速度設(shè)定值的產(chǎn)生

    PLC主斜坡發(fā)生器負(fù)責(zé)與所有傳動控制設(shè)備的通訊，同時負(fù)責(zé)計算軋機(jī)每個單獨傳動系統(tǒng)的給定值。不停的計算所有速度給定值并循環(huán)發(fā)送給相應(yīng)的傳動控制系統(tǒng)或者主傳動控制。根據(jù)不同的輥徑和速率，計算速度給定值。

    在軋制過程中將相應(yīng)的傳動系統(tǒng)改變?yōu)橐蟮乃俣冉o定值。這些給定值是自動或者手動設(shè)定的。斜坡功能發(fā)生器提供平穩(wěn)的將速度改變到給定值。PLC主斜坡發(fā)生器接收到所有輥道以及主傳動的速度自動給定值，同時接收物料控制系統(tǒng)的控制字，根據(jù)控制字，不同的傳動部分能夠分配到不同的速度設(shè)定值。

    每個傳動部分的給定值都要單獨計算，操作工可以進(jìn)行人工干預(yù)，將給定值直接傳給PLC主斜坡控制器。此時自動速度設(shè)定值被干擾，只能人工強(qiáng)制將速度值重新選回到自動模式。下圖為自動速度系統(tǒng)的原理圖，人工干預(yù)情況未列出：

.1.2選擇輥道組

    軋機(jī)輥道由變頻器等傳動裝置成組控制。也就是一臺裝置可以驅(qū)動一臺或者多臺電機(jī)。這些電機(jī)組是區(qū)分速度的最小單元。由于輥道長度和軋制過程的不同，不可能每組輥道都有不同的速度。所以有些裝置被分成邏輯上的一組，同時驅(qū)動。

    每個輥道組以及每個主傳動都可以控制在自動或者手動模式。在自動模式下，輥道和主傳動在自動算出來的速度下運行。當(dāng)軋機(jī)機(jī)架有負(fù)荷時，所占用的輥道按照軋機(jī)主傳動的實際速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，并由超前滯后因數(shù)校正。在手動模式下，每組輥道都可以通過HMI操作面板來選擇。人工干預(yù)時，只有選擇的輥道組在工作。輥道的選擇與操作模式無關(guān)，自動產(chǎn)生速度給定值與選擇輥道無關(guān)，擔(dān)自動的速度給定值只在自動模式下有效（在計算機(jī)控制下）。

    至于輥道組單獨傳動的編組，這些輥道編組都根據(jù)順序控制系統(tǒng)會賦與不同的速度給定值，可以參考之前發(fā)布過的自動控制物料跟蹤TRACK的相關(guān)文章中有詳細(xì)的描述。

1.3改變速度設(shè)定值

    物料控制系統(tǒng)將速度選擇為自動模式。每個控制順序產(chǎn)生一個速度給定值。這些單獨的速度給定值可以分別來自過程控制計算機(jī)，加熱爐，MULPIC冷卻系統(tǒng)，或者熱矯直機(jī)的自動系統(tǒng)。此外，人工給定值在人工干預(yù)下選擇。在物料控制功能里同樣選定不同輥道組的速度給定值。

    為防止鋼板在輥道上滑動，加速度預(yù)設(shè)為1.3m/s²，當(dāng)機(jī)架負(fù)載時，相關(guān)輥道調(diào)整為更高的加速度，大約2.5m/s²，因為所軋物料的加減速主要通過機(jī)架負(fù)載來決定。坡道的速度設(shè)定值被轉(zhuǎn)換成每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)并分配給速度傳動系統(tǒng)。

1.4、超前滯后因素

    軋機(jī)區(qū)的每個傳動系統(tǒng)根據(jù)所處傳動區(qū)域，需要不同的速度給定值。入口側(cè)的機(jī)架輥和傳送輥道的速度給定值需要一個滯后因數(shù)來調(diào)整。出口側(cè)的則需要一個超前因數(shù)來調(diào)整。

    這個因數(shù)根據(jù)鋼板的厚度壓下量，輥徑和壓力計算出來。這個超前滯后因數(shù)作為軋制表設(shè)定值的一部分通過過程控制計算機(jī)來提供。人工通過操作桿干預(yù)控制時不會在人工給定值上增加超前滯后因數(shù)。人工或者通過腳踏主令的干預(yù)速度給定值直接傳送給主傳動。相關(guān)輥道根據(jù)該給定值乘以相應(yīng)的超前滯后因數(shù)，就像自動獲得的給定值。這樣操作工可以借助過程控制計算機(jī)計算出的給定值完成手動進(jìn)行軋制。

1.5、爬行速度

    軋制時，如果打開了輥道冷卻功能，有必要控制輥道轉(zhuǎn)動以確保有效的冷卻。如果輥道沒被占用并且選定了自動模式，此時機(jī)架和工作輥道將打到爬行速度。主機(jī)總是以與物料相反的方向爬行以防萬一咬入鋼坯。爬行速度和方向命令由物料控制功能發(fā)出。

    爬行速度是較小速度參考值，大約是0.6m/s

1.6、游蕩速度

    如果正常的軋制過程被打斷，則鋼板在輥道上進(jìn)行游蕩以確保鋼板均衡的冷卻。游蕩速度由物料跟蹤模型功能控制，也就是說速度系統(tǒng)不用再考慮游蕩速度。游蕩速度是一個很小的參考值，大約0.6m/s。

2、雪橇頭和負(fù)荷平衡控制

    鋼板出軋機(jī)時頭部微微上翹（雪橇頭形成）是最合適的，這樣可以防止因在傳輸過程中的沖撞對輥道軸承造成壓力。電氣執(zhí)行元件影響雪橇頭形成就是在軋鋼板頭部調(diào)節(jié)上下輥電機(jī)的不同轉(zhuǎn)速。

    在鋼板剛?cè)胲垯C(jī)時不同的速度是可實現(xiàn)的，這速度差一直保持到軋完合適長度的鋼板頭部，然后通過坡道速度差變?yōu)榱恪Ｉ下N的雪橇頭意味著上輥速度減慢，下翹的則是下輥速度減慢。操作工通過HMI輸入規(guī)格和物料長度以次來調(diào)節(jié)雪橇頭。

    當(dāng)需要雪橇頭形成時，上下輥主傳動馬達(dá)的負(fù)荷分配將出現(xiàn)不平衡。為了達(dá)到速度偏差為零，負(fù)荷平衡控制被激活，以保證上下輥的轉(zhuǎn)矩平衡。這些都是基于不同的電機(jī)電流的雙傳動由速度修正系統(tǒng)推導(dǎo)出來的。

    同樣在軋機(jī)的傳動側(cè)和操作側(cè)之間，也必須進(jìn)行負(fù)荷分配以保證兩側(cè)的負(fù)荷平衡。軋機(jī)機(jī)架上下輥傳動之間的負(fù)荷分配與此類似。

3、精軋機(jī)和粗軋機(jī)機(jī)架之間的張力控制

    在軋制變化過程中，如果鋼坯足夠長的話，鋼坯可能同時處于精軋機(jī)和粗軋機(jī)之間，這時張力控制十分重要以避免鋼板在其中具有較低的拉力或者沒有拉力。

    因此，軋邊過程中，存儲精軋機(jī)的轉(zhuǎn)矩和壓力，存儲的轉(zhuǎn)矩將作為轉(zhuǎn)矩參考值。軋機(jī)咬鋼后轉(zhuǎn)矩將通過一個因數(shù)進(jìn)行調(diào)整，該因數(shù)基于軋輥壓力和速度的變化計算出來。此時轉(zhuǎn)矩

4、旁通輥道入口/出口運輸

    在多張鋼板同時在生產(chǎn)線上進(jìn)行熱機(jī)軋制時，需要控制不同的軋制溫度，而不影響各自的軋制時間，這樣就需要設(shè)置旁通輥道來進(jìn)行多余鋼板的放置，自然冷卻。達(dá)到一定溫度后，再進(jìn)行相應(yīng)的軋制模型的控制軋制。這是軋制策略的一個重要難點，同時也是速度控制的重點之一，該游蕩的，該軋制的，該運輸?shù)牡鹊韧瑫r存在不同的速度控制和執(zhí)行。

4.1運輸鏈的作用

    入口和出口運輸鏈用于從粗軋機(jī)出口輥道或者精軋機(jī)入口輥道運輸?shù)脚酝ㄝ伒??；蛘邚呐酝ㄝ伒肋\輸?shù)酱周垯C(jī)出口輥道或者精軋機(jī)入口輥道。

    入口和出口運輸鏈通過杠桿系統(tǒng)驅(qū)動液壓缸來升降并通過持續(xù)鏈接橫移。入口和出口運輸車橫移傳動系統(tǒng)由一個獨立的軸組成，每一個運輸車都由機(jī)械同步電機(jī)和帶有雙向操作的齒輪箱驅(qū)動。運輸鏈的位置根據(jù)附加到齒輪箱的位置傳感器來決定。入口和出口運輸鏈都獨立操作。

4.2入口和出口運輸鏈和旁通輥道的次序控制

    根據(jù)軋制表和次序，在全自動模式下，軋制區(qū)域的物料處理控制指令來操作入口和出口運輸車和旁通輥道。操作工可以單獨運輸鋼板到旁通輥道上，通過HMI上的按鍵操作從旁通輥道上分別要求鋼板。只有鋼板最大長度在15米才能運輸?shù)脚酝ㄝ伒郎稀２僮鞴ひ筮\輸鋼板到旁通輥道上或從旁通輥道上運輸鋼板全自動次序：

    當(dāng)鋼板要轉(zhuǎn)移到旁通輥道上，相關(guān)的運輸（入口或出口）在旁通輥道下的原位和軋機(jī)輥道下位置之間橫移。

    把運輸?shù)脚酝ㄝ伒赖匿摪宸胖迷谙嚓P(guān)運輸鏈的中心，放置在相應(yīng)的熱檢HMD的檢測位置上。

    一旦輥道穩(wěn)定下來，相關(guān)的運輸鏈得到指令，把鋼板運輸?shù)脚酝ㄝ伒乐行摹?/p>

    當(dāng)鋼板釋放到旁通輥道上，鋼板在旁通輥道上游蕩，其它由跟蹤系統(tǒng)和熱檢控制的鋼板也在旁通輥道上游蕩。

    根據(jù)鋼板尺寸確定的預(yù)先冷卻時，把要從旁通輥道上移除的鋼板放置在粗軋機(jī)端部的熱檢下面或者精軋機(jī)端部熱檢下面檢測到。

    放置到旁通輥道上的剩余鋼板在輥道上游蕩。

    當(dāng)輥道準(zhǔn)備接受運輸來的鋼板時，粗軋機(jī)出口輥道和精軋機(jī)入口輥道停止。一旦輥道穩(wěn)定了，運輸鏈得到指令把鋼板運輸?shù)捷伒赖闹行摹?/p>

    一旦運輸鏈達(dá)到最低位置，軋機(jī)輥道開啟，并根據(jù)軋制表和次序朝著粗軋機(jī)或精軋機(jī)運輸鋼板。

5、結(jié)束語

    利用軋機(jī)控制自動系統(tǒng)的速度功能，為鋼板軋制策略的實現(xiàn)提供了可靠的保障。對鋼板的運輸速度、軋制速度、冷卻速度、咬入/拋出速度，以及鋼板的旁通輥道設(shè)計等功能進(jìn)行了自動控制和手動干預(yù)控制，提供了現(xiàn)場環(huán)境下多方位的操作模式，提高了產(chǎn)品的軋制質(zhì)量和保證設(shè)備的安全性能。