前言

在寬厚板軋機(jī)進(jìn)行的一級(jí)自動(dòng)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(shí)，為了滿足TRACK模型跟蹤的準(zhǔn)確性，以及鋼板軋制過程中運(yùn)行的穩(wěn)定性，都會(huì)運(yùn)用到另一個(gè)重要的模型SPEED速度模型。它對(duì)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?yàn)樽詣?dòng)過程產(chǎn)生速度給定值時(shí)，這些給定必須平穩(wěn)并將其分配給相應(yīng)的控制驅(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)。基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)的主斜坡函數(shù)發(fā)生器主要有以下幾個(gè)功能：

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

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

提供平穩(wěn)的速度改變

提供與傳動(dòng)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(dòng)控制設(shè)備的通訊，同時(shí)負(fù)責(zé)計(jì)算軋機(jī)每個(gè)單獨(dú)傳動(dòng)系統(tǒng)的給定值。不停的計(jì)算所有速度給定值并循環(huán)發(fā)送給相應(yīng)的傳動(dòng)控制系統(tǒng)或者主傳動(dòng)控制。根據(jù)不同的輥徑和速率，計(jì)算速度給定值。

在軋制過程中將相應(yīng)的傳動(dòng)系統(tǒng)改變?yōu)橐蟮乃俣冉o定值。這些給定值是自動(dòng)或者手動(dòng)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(dòng)的速度自動(dòng)給定值，同時(shí)接收物料控制系統(tǒng)的控制字，根據(jù)控制字，不同的傳動(dòng)部分能夠分配到不同的速度設(shè)定值。

每個(gè)傳動(dòng)部分的給定值都要單獨(dú)計(jì)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(shí)自動(dòng)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(dòng)模式。下圖為自動(dòng)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(dòng)裝置成組控制。也就是一臺(tái)裝置可以驅(qū)動(dòng)一臺(tái)或者多臺(tái)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(zhǎng)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(shí)驅(qū)動(dòng)。

每個(gè)輥道組以及每個(gè)主傳動(dòng)都可以控制在自動(dòng)或者手動(dòng)模式。在自動(dòng)模式下，輥道和主傳動(dòng)在自動(dòng)算出來的速度下運(yùn)行。當(dāng)軋機(jī)機(jī)架有負(fù)荷時(shí)，所占用的輥道按照軋機(jī)主傳動(dòng)的實(shí)際速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，并由超前滯后因數(shù)校正。在手動(dòng)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(shí)，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(dòng)產(chǎn)生速度給定值與選擇輥道無關(guān)，擔(dān)自動(dòng)的速度給定值只在自動(dòng)模式下有效（在計(jì)算機(jī)控制下）。

至于輥道組單獨(dú)傳動(dòng)的編組，這些輥道編組都根據(jù)順序控制系統(tǒng)會(huì)賦與不同的速度給定值，可以參考之前發(fā)布過的自動(dòng)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(dòng)模式。每個(gè)控制順序產(chǎn)生一個(gè)速度給定值。這些單獨(dú)的速度給定值可以分別來自過程控制計(jì)算機(jī)，加熱爐，MULPIC冷卻系統(tǒng)，或者熱矯直機(jī)的自動(dòng)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(dòng)，加速度預(yù)設(shè)為1.3m/s²，當(dāng)機(jī)架負(fù)載時(shí)，相關(guān)輥道調(diào)整為更高的加速度，大約2.5m/s²，因?yàn)樗埼锪系募訙p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(dòng)系統(tǒng)。

1.4、超前滯后因素

軋機(jī)區(qū)的每個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)所處傳動(dòng)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(gè)滯后因數(shù)來調(diào)整。出口側(cè)的則需要一個(gè)超前因數(shù)來調(diào)整。

這個(gè)因數(shù)根據(jù)鋼板的厚度壓下量，輥徑和壓力計(jì)算出來。這個(gè)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(jì)算機(jī)來提供。人工通過操作桿干預(yù)控制時(shí)不會(huì)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(dòng)。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(dòng)獲得的給定值。這樣操作工可以借助過程控制計(jì)算機(jī)計(jì)算出的給定值完成手動(dòng)進(jìn)行軋制。

1.5、爬行速度

軋制時(shí)，如果打開了輥道冷卻功能，有必要控制輥道轉(zhuǎn)動(dòng)以確保有效的冷卻。如果輥道沒被占用并且選定了自動(dòng)模式，此時(shí)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(gè)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(shí)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(duì)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(shí)不同的速度是可實(shí)現(xiàn)的，這速度差一直保持到軋完合適長(zhǎng)度的鋼板頭部，然后通過坡道速度差變?yōu)榱?。上翹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(zhǎng)度以次來調(diào)節(jié)雪橇頭。

當(dāng)需要雪橇頭形成時(shí)，上下輥主傳動(dòng)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(dòng)由速度修正系統(tǒng)推導(dǎo)出來的。

同樣在軋機(jī)的傳動(dòng)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(dòng)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(zhǎng)的話，鋼坯可能同時(shí)處于精軋機(jī)和粗軋機(jī)之間，這時(shí)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(chǔ)精軋機(jī)的轉(zhuǎn)矩和壓力，存儲(chǔ)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(gè)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(jì)算出來。此時(shí)轉(zhuǎn)矩

4、旁通輥道入口/出口運(yùn)輸

在多張鋼板同時(shí)在生產(chǎn)線上進(jìn)行熱機(jī)軋制時(shí)，需要控制不同的軋制溫度，而不影響各自的軋制時(shí)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(gè)重要難點(diǎn)，同時(shí)也是速度控制的重點(diǎn)之一，該游蕩的，該軋制的，該運(yùn)輸?shù)牡鹊韧瑫r(shí)存在不同的速度控制和執(zhí)行。

4.1運(yùn)輸鏈的作用

入口和出口運(yùn)輸鏈用于從粗軋機(jī)出口輥道或者精軋機(jī)入口輥道運(yùn)輸?shù)脚酝ㄝ伒??；蛘邚呐酝ㄝ伒肋\(yùn)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(yùn)輸鏈通過杠桿系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)液壓缸來升降并通過持續(xù)鏈接橫移。入口和出口運(yùn)輸車橫移傳動(dòng)系統(tǒng)由一個(gè)獨(dú)立的軸組成，每一個(gè)運(yùn)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(dòng)。運(yùn)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(yùn)輸鏈都獨(dú)立操作。

4.2入口和出口運(yùn)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(dòng)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(yùn)輸車和旁通輥道。操作工可以單獨(dú)運(yùn)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(zhǎng)度在15米才能運(yùn)輸?shù)脚酝ㄝ伒郎?。操作工要求運(yùn)輸鋼板到旁通輥道上或從旁通輥道上運(yùn)輸鋼板全自動(dòng)次序：

當(dāng)鋼板要轉(zhuǎn)移到旁通輥道上，相關(guān)的運(yùn)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(yùn)輸?shù)脚酝ㄝ伒赖匿摪宸胖迷谙嚓P(guān)運(yùn)輸鏈的中心，放置在相應(yīng)的熱檢HMD的檢測(cè)位置上。

一旦輥道穩(wěn)定下來，相關(guān)的運(yùn)輸鏈得到指令，把鋼板運(yùn)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(shí)，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(cè)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(yùn)輸來的鋼板時(shí)，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(yùn)輸鏈得到指令把鋼板運(yùn)輸?shù)捷伒赖闹行摹?/p>

一旦運(yùn)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(yùn)輸鋼板。

5、結(jié)束語

利用軋機(jī)控制自動(dòng)系統(tǒng)的速度功能，為鋼板軋制策略的實(shí)現(xiàn)提供了可靠的保障。對(duì)鋼板的運(yùn)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(jì)等功能進(jìn)行了自動(dòng)控制和手動(dòng)干預(yù)控制，提供了現(xiàn)場(chǎng)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。