某鋼廠冷軋?zhí)柧€控制系統(tǒng)測(cè)試

測(cè)試項(xiàng)目：軋制線調(diào)整測(cè)試測(cè)試目的：通過(guò)在線進(jìn)行軋制線調(diào)整測(cè)試，進(jìn)一步理解階梯墊、斜楔控制程序，找出并解決實(shí)際調(diào)試時(shí)可能存在的各種問(wèn)題，確認(rèn)PLC與HMI、線性傳感及二級(jí)計(jì)算機(jī)的通訊。測(cè)試條件：PLC運(yùn)行正常，與軋制線調(diào)整的有關(guān)的HMI畫(huà)面正常，用于測(cè)量階梯墊、斜楔位置的線性傳感器正常，PROFIBUS-DP網(wǎng)通訊正常。功能介紹：階梯墊用于軋制線粗調(diào)，換新輥后，根據(jù)新輥徑階梯墊移至設(shè)定位，再精調(diào)斜楔，以保證軋制線標(biāo)高的穩(wěn)定。階梯墊整個(gè)行程分為六段調(diào)整，五段用于調(diào)整軋制線，每段厚度30㎜，另一段用于換輥，厚度40㎜。階梯墊的移入、移出通過(guò)控制液壓缸實(shí)現(xiàn)，液壓缸的位移量由線性位移傳感器測(cè)量，通過(guò)程序換算成能顯示軋制線的垂直位置，由于采用絕對(duì)型傳感器，所以其測(cè)出的位置不需要效準(zhǔn)。階梯墊有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方向，方向1規(guī)定為進(jìn)機(jī)架方向，方向2規(guī)定為出機(jī)架方向，兩個(gè)固定速度給定用于慢速點(diǎn)動(dòng)，可變速度給定用于工作位定位控制，并具有精確定位功能，如果階梯墊朝著方向1移動(dòng)，那么實(shí)際值必須是增加的。階梯墊水平位置與垂直位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系：垂直位移水平位移所在位置0mm0mm換輥位40mm150mm位置170mm300mm位置2100mm450mm位置3130mm600mm位置4160mm750mm位置5190mm900mm位置6斜楔用于軋制線精調(diào)，當(dāng)調(diào)整量小于30㎜時(shí)，階梯墊不動(dòng)，再由斜楔完成軋線的調(diào)整，以使在整個(gè)輥徑變化范圍內(nèi)保證軋制線恒定。斜楔的斜度為2.862°。斜楔的移入、移出同樣通過(guò)控制液壓缸實(shí)現(xiàn)，液壓缸的位移量由線性位移傳感器測(cè)量。軋線調(diào)整裝置的顯示值為階梯墊與斜楔總調(diào)整量的累計(jì)值，并轉(zhuǎn)化為垂直位置，當(dāng)顯示位置=0時(shí)，對(duì)應(yīng)于軋制作業(yè)線，（此位置對(duì)應(yīng)于上支撐輥、上中間輥及上工作輥為最大輥徑情況），顯示位置高于0位，為正值，表明在換輥位（最大+40㎜），低于0位，則為負(fù)值（最小為－180）。軋線調(diào)整裝置調(diào)整模式取決于輥?zhàn)拥闹啬チ?，該重磨量為上工作輥上中間輥及上支撐輥重磨量的和，當(dāng)重磨量小于30㎜時(shí)只利用斜楔進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)重磨量大于30㎜時(shí)，先調(diào)階梯墊再調(diào)斜楔。斜楔移動(dòng)具有不同的工作位，通過(guò)模擬輸出提供可變的移動(dòng)速度，模擬輸出控制一個(gè)帶有比例閥的液壓系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)，有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方向，方向1規(guī)定為進(jìn)機(jī)架方向，方向2規(guī)定為出機(jī)架方向，斜楔的工作位是連續(xù)可變的，兩個(gè)固定速度給定用于慢速點(diǎn)動(dòng)，可變速度給定用于工作位定位控制，并具有精確定位功能，如果斜楔朝著方向1移動(dòng)，那么實(shí)際值必須是增加的。斜楔水平位移與垂直位移的對(duì)應(yīng)關(guān)系：H=tan2.862*L=0.0499*L其中：H為垂直位移L為水平位移測(cè)試步驟：階梯墊和斜楔兩種工作模式三種操作方式：維護(hù)模式正常模式在維護(hù)模式下，進(jìn)行無(wú)聯(lián)鎖方式操作，在正常模式下，進(jìn)行手動(dòng)方式操作和自動(dòng)方式操作。通過(guò)三種不同的操作方式對(duì)階梯墊和斜楔進(jìn)行移入、移出控制，已達(dá)到在線測(cè)試階梯墊和斜楔控制軟件和軋制線調(diào)整測(cè)試的目的。測(cè)試過(guò)程：線性傳感器標(biāo)定：最大有效測(cè)量長(zhǎng)度計(jì)算測(cè)試用線性傳感器測(cè)量長(zhǎng)度為279mm，分辨精度0.01mm/脈沖周期，則線性傳感器的最大有效測(cè)量長(zhǎng)度（MAX-MEAS-VALUE）為279/0.01=27900脈沖周期。線性傳感器的規(guī)格化處理根據(jù)測(cè)量距離物理單位的要求，確定線性傳感器常數(shù)（CONST-PER-I），用這個(gè)常數(shù)乘以線性傳感器行數(shù)據(jù)，對(duì)線性傳感器量化處理。由于測(cè)試使用的是竄輥裝置的線性傳感器，長(zhǎng)度要小于階梯墊和斜楔線性傳感器的長(zhǎng)度，因此，在對(duì)線性傳感器量化處理時(shí)要有所考慮，以確保線性傳感器的測(cè)量范圍和線性度。線性傳感器量化處理如下：由于：Encoderrowdata=27900取：CONST-PER-I=0.04mm/脈沖周期則:ACT-VALUE-I=27900×0.04=1116mm零點(diǎn)漂移補(bǔ)償為了避免編碼器在工作范圍內(nèi)零點(diǎn)交叉，引入零點(diǎn)漂移補(bǔ)償量來(lái)進(jìn)行零點(diǎn)補(bǔ)償，零點(diǎn)交叉可能發(fā)生在旋轉(zhuǎn)式絕對(duì)值型編碼器，不可能發(fā)生在線性傳感器，因此，階梯墊和斜楔的線性傳感器零點(diǎn)漂移補(bǔ)償量（OFFSET）設(shè)置為0mm。線性傳感器校準(zhǔn)若把線性傳感器當(dāng)前位置定為1mm，就在參數(shù)PRES-VALUE設(shè)置為1mm，當(dāng)ENC-PRES輸入脈沖上升沿，設(shè)置生效。通過(guò)線性傳感器校準(zhǔn)，可以消除線性傳感器安裝和運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的位置偏差。校準(zhǔn)窗口監(jiān)視校準(zhǔn)值通過(guò)校準(zhǔn)窗口監(jiān)視，這個(gè)功能僅被用于編碼器與傳動(dòng)不是硬連接，因此，每隔一段時(shí)間需要進(jìn)行預(yù)調(diào)整。無(wú)論校準(zhǔn)信號(hào)ENC-PRES是否被設(shè)置，校準(zhǔn)值PRES-VALUE校準(zhǔn)窗口均被定義，實(shí)際值A(chǔ)CT-VALUE必須在這個(gè)窗口內(nèi)，才可進(jìn)行校準(zhǔn)，否則校準(zhǔn)報(bào)故障，校準(zhǔn)窗口由校準(zhǔn)值和公差值MONIT-TOL計(jì)算。監(jiān)視故障報(bào)警當(dāng)實(shí)際值已超出預(yù)設(shè)值±監(jiān)視公差區(qū)域，還沒(méi)有預(yù)設(shè)脈沖信號(hào)，監(jiān)視故障報(bào)警；在預(yù)設(shè)值±監(jiān)視公差范圍之外來(lái)預(yù)設(shè)脈沖，監(jiān)視故障報(bào)警。參數(shù)故障報(bào)警在下列情況發(fā)出參數(shù)故障報(bào)警：地址錯(cuò)誤（ADDRESSE_L_S）最大測(cè)量值（MAX-MEAS-VALUE）小于零或大于16777215編碼器常數(shù)（CONST-PER-I）小于零校準(zhǔn)值（PRES-VALUE）小于偏移量（OFFSET）校準(zhǔn)值（PRES-VALUE）大于最大測(cè)量范圍（MAX-MEAS-VALUE）×編碼器常數(shù)（CONST-PER-I）無(wú)聯(lián)鎖操作方式：階梯墊維護(hù)模式在設(shè)備檢修時(shí)使用，無(wú)論是方向1還是方向2都不受任何條件限制，包括一般條件、啟動(dòng)條件和運(yùn)行條件，是一種無(wú)連鎖控制方式。從HMI畫(huà)面選擇機(jī)架為維護(hù)模式M500.2為“1”，當(dāng)階梯墊移入操作開(kāi)關(guān)輸入點(diǎn)I24.2為“1”時(shí)，階梯墊通過(guò)FB-2D2V驅(qū)動(dòng)塊的控制以固定給定速度移入，當(dāng)階梯墊移入操作開(kāi)關(guān)輸入點(diǎn)I24.2為“0”時(shí)，移動(dòng)停止。當(dāng)階梯墊移出操作開(kāi)關(guān)輸入點(diǎn)I24.3為“1”時(shí)，階梯墊通過(guò)FB-2D2V驅(qū)動(dòng)塊的控制以固定給定速度移出，當(dāng)階梯墊移出操作開(kāi)關(guān)輸入點(diǎn)I24.3為“0”時(shí)，移動(dòng)停止。手動(dòng)操作方式：手動(dòng)方式是階梯墊正常模式操作方式之一，階梯墊朝方向1或方向2移動(dòng)，其一般運(yùn)行條件、啟動(dòng)條件和運(yùn)行條件都必須滿足要求，另外，若朝方向1移動(dòng)，還要進(jìn)行實(shí)際位置判斷，背離距離判斷。一般運(yùn)行條件：高壓液壓系統(tǒng)正常、低壓液壓系統(tǒng)正常、線性傳感器無(wú)故障。方向1啟動(dòng)條件：上下支撐輥鎖緊裝置關(guān)閉、上下中間輥鎖緊裝置關(guān)閉、工作輥鎖緊裝置關(guān)閉、上工作輥軌道在下限位置、上中間輥軌道在下限位置、壓上缸下降X㎜（打開(kāi)）、上支撐輥平衡缸有桿腔進(jìn)油使上支撐輥下落、上下中間輥平衡缸有桿腔進(jìn)油使上下中間輥下落、上下工作輥平衡缸有桿腔進(jìn)油使上下工作輥下落、傳動(dòng)接軸在軋制位、上下防纏導(dǎo)板打開(kāi)、來(lái)自Level2和HMI的輥徑數(shù)據(jù)正常。方向1運(yùn)行條件：與方向1啟動(dòng)條件相同。方向2啟動(dòng)條件和方向2運(yùn)行條件：除無(wú)來(lái)自Level2和HMI的輥徑數(shù)據(jù)正常條件外，其余和方向1條件相同。調(diào)整量的計(jì)算：當(dāng)一般條件、啟動(dòng)條件及運(yùn)行條件都滿足時(shí)，通過(guò)對(duì)二級(jí)或HMI設(shè)定的新輥數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、判斷，確定調(diào)整量。首先計(jì)算階梯墊在換輥位，斜楔在完全縮回位的軋線調(diào)整量：Passline=G＋修正系數(shù)－(TBR/2＋TIR＋TWR)其中：G為上支撐輥?zhàn)畲筝伆霃?、上中間輥?zhàn)畲筝佪佒睆?、上中間輥?zhàn)畲筝佪佒睆郊半A梯墊換輥位垂直距離之和修正系數(shù)根據(jù)實(shí)際確定TBR/2＋TIR＋TWR為新輥徑數(shù)據(jù)4號(hào)冷軋線輥徑數(shù)據(jù)：BRmax=1526㎜IRmax=641㎜WRmax=546㎜BRmin=1400㎜IRmin=571㎜WRmin=485㎜階梯墊換輥位垂直距離：40㎜修正系數(shù)：0.5㎜假設(shè)新輥輥徑數(shù)據(jù)：TBR=1490㎜TIR=591㎜TWR=512㎜代入上式得出調(diào)整量：Passline=G＋修正系數(shù)－(TBR/2＋TIR＋TWR)=1526/2＋641＋546＋40＋0.5－1490/2―591―512=142.5㎜該值減去當(dāng)前階梯墊和斜楔所在位的垂直距離，就可得出軋線的背離距離，也就是軋線需要調(diào)整的距離。階梯墊垂直距離和斜楔垂直距離，可根據(jù)階梯墊水平距離和斜楔水平距離，依據(jù)前面介紹換算關(guān)系由程序計(jì)算。從HMI畫(huà)面取消機(jī)架維護(hù)模式，即M500.2為“0”，操作方式選擇手動(dòng)方式，M500.0為“0”，操作斜楔裝置到軋制線按鈕，I25.4為“1”，由程序進(jìn)行位置判斷，當(dāng)前階梯墊垂直距離與軋線背離距離之和小于目標(biāo)位下一級(jí)的梯級(jí)厚度時(shí)，并且調(diào)整量＞30㎜，便向位置控制功能塊PB_POS發(fā)出定位控制開(kāi)始命令PosStar，同時(shí)FB643功能塊判斷定位開(kāi)始命令CMD_POSn狀態(tài)，選擇相應(yīng)的位置設(shè)定點(diǎn)POSn，并由輸出SETVALUE傳輸?shù)絇B_POS功能塊。當(dāng)定位控制開(kāi)始時(shí)，驅(qū)動(dòng)命令通過(guò)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)CROSS發(fā)送到驅(qū)動(dòng)塊FB_2D2V，F(xiàn)B_2D2V驅(qū)動(dòng)塊經(jīng)過(guò)內(nèi)部連鎖處理，為多路選擇器FB_MUX設(shè)置開(kāi)始命令，并用此命令來(lái)選擇速度設(shè)定點(diǎn)，當(dāng)Pos_Star為“1”時(shí)，多路選擇器選擇V_POS速度給定。在定位控制被激活期間，所有設(shè)定點(diǎn)的變化被立即處理，在定位控制開(kāi)始之后，速度設(shè)定點(diǎn)根據(jù)控制距離被設(shè)置，當(dāng)距離接近目標(biāo)值時(shí)，內(nèi)部減速曲線被激活，內(nèi)部減速曲線由兩段組成，在第一段內(nèi)，速度具有恒定減速速率，速度是根據(jù)最大速度設(shè)定值（V_MAX）和從100%到0%減速時(shí)間（T_DEC）進(jìn)行平方根計(jì)算，即：，在第二段內(nèi)，速度值和減速速率被減少，為一條線性曲線，即：。從在第一段切換到第二段，是依據(jù)剩余距離來(lái)切換，這段距離根據(jù)參數(shù)加速度到零的時(shí)間（T_AB）計(jì)算。當(dāng)實(shí)際位置在目標(biāo)區(qū)域公差（TOL）范圍內(nèi)，等待時(shí)間（T_FINISH）被啟動(dòng)，只要這時(shí)被激活，且實(shí)際值在T_DLTA公差范圍內(nèi)不變化，則POS_FIN狀態(tài)被置位，且速度輸出V_POS被設(shè)置為“0”，當(dāng)Pos_Star被復(fù)位時(shí)，POS_FIN狀態(tài)也被置位，當(dāng)一個(gè)新的SETPOINT給出，或者一個(gè)新的命令Pos_Star被置位時(shí)，POS_FIN改變狀態(tài)。當(dāng)定位結(jié)束后，目標(biāo)為可能丟失，使用Follow_up功能來(lái)補(bǔ)償這種漂移。在下列條件下Follow_up被自動(dòng)開(kāi)始：實(shí)際位置和位置設(shè)定點(diǎn)的差值超過(guò)Follow_up窗口公差，或Follow_up輸入為邏輯1，在Follow_up方式被激活期間，POS_FOL狀態(tài)被置位，直到定位順序完成，發(fā)出POS_FIN信號(hào)。由于階梯墊每個(gè)梯級(jí)調(diào)節(jié)行程不是很大，因此，在發(fā)出Pos_Star命令的同時(shí)也發(fā)出Follow_up指令。當(dāng)階梯墊完成軋制線粗調(diào)后，再通過(guò)控制斜楔進(jìn)行軋制線精調(diào)。斜楔一般運(yùn)行條件、啟動(dòng)條件和運(yùn)行條件與階梯墊相同，判斷調(diào)整量﹤30㎜，操作斜楔裝置到軋制線按鈕I25.4，斜楔開(kāi)始進(jìn)行軋制線精調(diào)，控制方法與階梯墊相同。斜楔精調(diào)到位后，POS_FIN狀態(tài)也被置位，軋制線調(diào)整結(jié)束。測(cè)試結(jié)果：PLC與HMI、二級(jí)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)傳送正確，線性傳感器通訊正常并且線性度良好。階梯墊、斜楔控制程序運(yùn)行正常，能夠?qū)崿F(xiàn)軋制線調(diào)整過(guò)程。由于只有一