simicdc在鋼板冷矯直機(jī)上的應(yīng)用

simicdc在鋼板冷矯直機(jī)上的應(yīng)用

bolemarchp（idol）是由德國(guó)smsdemag開發(fā)和制造的冷杉機(jī)。采用德國(guó)smsdemag公司的tdc（technologydrugadministration）控制技術(shù)，配置在厚板廠的整體業(yè)務(wù)中。剪切后的鋼板經(jīng)人工檢測(cè)其平直度達(dá)不到要求的,通過(guò)剪后的橫移修磨臺(tái)架或橫移吊車送至冷矯直機(jī)上進(jìn)行冷矯直;熱處理后的冷態(tài)鋼板需要矯直,而且厚度合適的鋼板也由這臺(tái)矯直機(jī)進(jìn)行矯直。鋼板的冷矯直一般采用多道次、逐道次改變壓下量的方法將鋼板的不平直度消除到所要求的范圍內(nèi)。1下下214矯直機(jī)機(jī)架包括:2個(gè)牌坊,下橫梁和上間隔大梁(圖1)。支承輥共252個(gè):上部4×2×14=112個(gè);下部5×2×14=140個(gè)。矯直輥參數(shù):直徑220mm,長(zhǎng)5100mm,輥距240mm,最大矯直力35000kN,矯直速度0～30/60m/min,主馬達(dá)功率P=9×180kW,轉(zhuǎn)速n=0～750/1500r/min。2矯直機(jī)控制TDC控制器共有21個(gè)插槽,可以共用多個(gè)CPU,此矯直機(jī)共使用了5個(gè)CPU對(duì)功能進(jìn)行控制,并排放置在插槽的前列,然后在其余的插槽中分別放置信號(hào)模塊、PDA(過(guò)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng))模塊和通訊模塊等。為了便于程序的編制和控制,把主要的控制功能分為下面幾部分:通用功能控制(GFC);通用順序控制(GSF);矯直輥縫控制(LGC);矯直入口輥控制(LRY);矯直單輥控制(LSR);矯直出口輥控制(LRX);矯直調(diào)節(jié)模式(LAM);彎輥4×4控制(B44)等。圖2為順序控制邏輯圖。其順序?yàn)?(1)當(dāng)鋼板頭部到達(dá)測(cè)溫儀時(shí),觸發(fā)向2級(jí)發(fā)送數(shù)據(jù)的請(qǐng)求事件,2級(jí)發(fā)送PDI數(shù)據(jù)給1級(jí)進(jìn)行預(yù)設(shè)定;(2)到達(dá)光柵1的位置,主控制權(quán)限從輥道控制轉(zhuǎn)到矯直機(jī)控制,并最終完成設(shè)定;(3)鋼板頭部被光柵2檢測(cè)到,矯直機(jī)完成設(shè)定值的要求,開始矯直;(4)矯直過(guò)程中,同樣要有物料跟蹤和監(jiān)視信號(hào);(5)矯直完成,根據(jù)鋼板表面效果,由操作工決定是否再次矯直;(6)鋼板離開,矯直機(jī)回到原始位置。如果需要反矯直,那么操作工啟動(dòng)命令發(fā)出后,2級(jí)數(shù)據(jù)將重新計(jì)算并送給1級(jí)。設(shè)計(jì)中出口位置也安裝有測(cè)溫儀,考慮到冷態(tài)鋼板溫度(<200℃)變化很小,對(duì)鋼板的內(nèi)部變形影響很小,因此取消了此檢測(cè)元件,改為1級(jí)計(jì)算機(jī)根據(jù)自然冷卻規(guī)律計(jì)算溫度值,進(jìn)行溫度補(bǔ)償。下面簡(jiǎn)要介紹其中一些重要的控制功能。3控制3.1過(guò)動(dòng)手控制冷矯直機(jī)為單輥調(diào)節(jié)模式,即9個(gè)矯直輥分別由電機(jī)單獨(dú)控制,可以實(shí)現(xiàn)9/5變輥矯直,所以傳動(dòng)就以基于單輥控制原理來(lái)實(shí)現(xiàn)。9/5主傳動(dòng)的速度控制類型包括:(1)速度主傳動(dòng)控制。傳動(dòng)控制系統(tǒng)或操作人員通過(guò)手動(dòng)控制來(lái)決定設(shè)定值,有計(jì)劃地安排不同的輥組;(2)速度主矯直模式。速度設(shè)定值(設(shè)定值+補(bǔ)償值)由SMSDemag數(shù)學(xué)模型計(jì)算機(jī)計(jì)算。通常所有的電機(jī)都是在自動(dòng)模式下運(yùn)轉(zhuǎn),在這種操作模式下,所有的電機(jī)都是反饋?zhàn)罴鸦挠?jì)算設(shè)定值,通過(guò)Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線送到1級(jí)計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)計(jì)算的速度可以由操作員改變。操作員還可以隨時(shí)中斷鋼板的移動(dòng),重新啟動(dòng)和停止計(jì)算機(jī)。所有主傳動(dòng)的設(shè)定值和實(shí)際值都要在HMI(HumanMachineInterface)上顯示,實(shí)際偏差都應(yīng)在允許的范圍內(nèi)。一方面在HMI顯示設(shè)定值和實(shí)際值,另一方面以圖形和曲線的形式顯示在PDA上,供技術(shù)人員分析和優(yōu)化。3.2輥縫的調(diào)整和質(zhì)量控制3.2.1調(diào)整裝置的設(shè)計(jì)矯直機(jī)最重要的調(diào)整要素是采用液壓調(diào)整系統(tǒng),整個(gè)矯直機(jī)共有64個(gè)液壓缸。上下矯直輥都擁有自己獨(dú)立的調(diào)整系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)單獨(dú)控制,可以實(shí)現(xiàn)9/5變輥矯直。矯直輥的調(diào)整系統(tǒng)是獨(dú)立的斜契和液壓缸,這個(gè)獨(dú)立調(diào)整裝置能提供較寬的矯直輥調(diào)整范圍和較靈活的調(diào)整模式。頂部大梁的移動(dòng)是通過(guò)4個(gè)主液壓缸(見圖3)控制,每個(gè)液壓缸的上部都安裝有一個(gè)絕對(duì)值編碼器,一個(gè)周期4096個(gè)脈沖數(shù),誤差不超出0.05mm,來(lái)精確計(jì)算液壓缸的行程,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。數(shù)值通過(guò)Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線直接連接到TDC上的SM500模塊上(提供AI/O、DI/O以及增量式、絕對(duì)值式編碼器接口),然后進(jìn)入程序中,在功能塊“AENC”上顯示和控制,還能顯示出故障類型供技術(shù)人員分析和解決。主液壓缸本體中部安裝有壓力傳感器,可監(jiān)視液壓壓力,在PDA(過(guò)程數(shù)據(jù)采集)上顯示波形。壓力監(jiān)視對(duì)矯直效果和標(biāo)定都非常重要。3.2.2-fsvmx-vmin+vmin狀態(tài)矯直速度主要根據(jù)鋼板的厚度和寬度來(lái)決定。矯直速度計(jì)算式如下。狀態(tài)1:FE≥FSvE=(Fmin-FE)÷(Fmin-FS)×(vmax-vmin)+vmin狀態(tài)2:FE<FSvE=vmax式中,vmin為最小矯直速度,vmin=0.75m/s;vE為計(jì)算矯直速度,m/s;vmax為最大矯直速度,vmax=2.0m/s;FS為最大矯直速度下的力矩,FS=23000kN;FE為計(jì)算矯直力矩,kN;Fmin為最小力矩,Fmin=34000kN(圖4)。3.3下輥系調(diào)節(jié)功能上提升裝置和下橫梁在負(fù)荷下出現(xiàn)設(shè)備寬度變形或矯直輥長(zhǎng)久使用造成邊部磨損時(shí),可通過(guò)液壓補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償。這些快速位置液壓缸固定在橫梁和輥?zhàn)g(圖5示出了下輥系的8個(gè)液壓缸),此調(diào)節(jié)功能主要是為了補(bǔ)償矯直過(guò)程中矯直輥的偏差,共有16個(gè)液壓缸進(jìn)行補(bǔ)償。16個(gè)液壓缸分成4個(gè)系統(tǒng),如圖5所示。其中,1.3和1.4兩個(gè)液壓缸用同一油路控制,和上輥對(duì)應(yīng)兩個(gè)液壓缸共同由一個(gè)電磁閥控制,其它3組原理一樣。通過(guò)給予不同回路比例閥的不同開口度,得到不同的壓力效果,實(shí)現(xiàn)彎輥補(bǔ)償。3.4自動(dòng)控制和除塵設(shè)備彎輥功能具有單獨(dú)的控制回路,操作人員按下負(fù)彎輥鈕就能改變彎輥位置。除了按標(biāo)定過(guò)程的部分順序控制外,彎輥控制模式一般處于工作狀態(tài)中。所有用于彎輥控制系統(tǒng)的伺服閥和電磁閥都在自動(dòng)控制方式下完成。此外,在矯直機(jī)的入口和出口處還安裝有壓下裝置(引導(dǎo)鋼板)和除塵風(fēng)機(jī),用于矯直前和矯直過(guò)程中清除鋼板上表面的氧化鐵皮。整個(gè)系統(tǒng)都有“WATCHDOG”(看門狗)監(jiān)視,一旦發(fā)生異常就會(huì)馬上在HMI畫面的報(bào)警列表中顯示,對(duì)于常見的故障和報(bào)警,在編制過(guò)程中還添加了位置和故障原因。4tdc與電氣控制系統(tǒng)的連接由于冷矯直機(jī)為單體設(shè)備,其它如輥道、油庫(kù)等都是西門子的設(shè)備,所以和西門子的有機(jī)結(jié)合成為很重要的一部分,如圖6所示?？煽闯?首先與TDC連接的有電氣室內(nèi)的編程器和畫面服務(wù)器,還有操作室的操作畫面及打印機(jī)等設(shè)備。其次,TDC通過(guò)網(wǎng)卡和輸入輸出點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)元件的控制和反饋。西門子的2級(jí)和西馬克的2級(jí)通過(guò)TCP/IP連接,利用圖中的“通訊2”。再者,傳動(dòng)和液壓部分屬于西門子的范疇,需要ProfibusDP/DP通訊協(xié)議,利用圖中的“通訊1”。5實(shí)現(xiàn)程序的基本信息編程程序主要分為3部分:接口程序、模擬程序和應(yīng)用程序。采用這種結(jié)構(gòu)既方便理解,又便于信號(hào)采集和模擬測(cè)試。每個(gè)功能控制又分為幾個(gè)部分。以LRY為例,主要的兩個(gè)功能塊可命名為L(zhǎng)RYloop、LRYlogic,程序控制主要是閉環(huán)控制和邏輯控制,但這兩種控制的掃描時(shí)間不一樣,閉環(huán)控制比邏輯控制快。當(dāng)然,為實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制功能,還需要LRYconfig,LRY2hmi,hmi2lry,communication,communicationI/O等功能塊。LRYconfig:一些常用的變量或常量都統(tǒng)一放到這里。核心程序從這里采集所需的數(shù)據(jù)。LRY2hmi:為程序到WINCC畫面的連接部分,反之就用hmi2lry。Communication:相互之間的通訊模塊。打開每個(gè)功能塊,首先可以看到A中是說(shuō)明部分,主要介紹各部分的內(nèi)容,以及各部分的功能描述。然后從B開始,B中是CA(calculation),C中是MO(monitoring),D中是OM(operatingmode),E中是LC(logic),F中是RE(reference),G中是CL(controlloop)等逐步建立程序結(jié)構(gòu)。如果不需要就空著,位置預(yù)留。圖7示出了這種程序結(jié)構(gòu)。6調(diào)整變輥調(diào)節(jié)由于采用了最新型的TDC控制技術(shù),所以寶鋼厚板廠的冷矯直機(jī)控制能力大大提高,比傳統(tǒng)矯直機(jī)的控制功能更齊全、更精確,而且響應(yīng)更及時(shí)。所有矯直輥都能單獨(dú)調(diào)整