寬厚板定尺剪長度測量的自動控制

0 引言

在萊鋼寬厚板項目中，定尺剪是剪切線的最后一道工序,也是最關(guān)鍵的工序,它負責把鋼板剪成廠家所需的長度及把不合格的頭部及尾部切除掉，所以剪切線功能是否完善直接影響著產(chǎn)品的合格率及利用率。鋼板的長度測量是定剪尺的所有功能中最關(guān)鍵的,鋼板長度測量的準確性直接影響著厚板產(chǎn)品的成材率。

1 工藝簡介

定尺剪是處在成品制作的最后一道工序。它的作用的按照廠家的需要把鋼板剪切到固定長度。定尺剪區(qū)域除了剪子本體，還包括入口及出口輥道、提升平移裝置、入口及出口測量輥、入口及出口壓下輥、機架輥、加緊臂、推鋼臂、擺動輥道、廢料處理裝置、剪刃更換裝置、刃距調(diào)整裝置、試樣收集裝置、介質(zhì)系統(tǒng)以及檢測元件。

軋制好的鋼板經(jīng)過冷床冷卻，切頭剪剪去翹起的頭尾，雙邊剪剪切好鋼板寬度后，送至定尺剪的入口輥道。定尺剪根據(jù)二級發(fā)來的鋼板長度以及寬度提升平移裝置對鋼板進行調(diào)整對齊，以便確保鋼板長度測量的準確性。根據(jù)二級發(fā)來的寬度信息自動調(diào)整刀縫，加緊臂和壓下輥壓下的數(shù)量以及擺動輥道的位置，按照鋼板的的切頭、分段和切尾的數(shù)據(jù)，由測量輥、咬入輥和冷金屬探測器共同檢測鋼板的長度后自動進行切頭、分段和切尾的剪切。尾部廢料由操作員手動操作按鈕，使推鋼臂把尾部廢料送入廢料運傳送鏈上運至廢料坑內(nèi)；分段好的鋼板進入碼垛區(qū)域進行分類存放。

2 長度測量自動控制的系統(tǒng)構(gòu)成

2.1 系統(tǒng)配置

定尺剪基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)選用了德國SIEMENS公司的PLC控制系統(tǒng),采用SIMATIC PCS7系統(tǒng), S7-400站用于自動剪切控制,操作臺的輸入和輸出ET-200S,通過接口IM模塊PROFIBUS-DP與S7-400進行通訊。傳動站S7-400的信號通過PROFIBUS DP傳給各傳動裝置的ET-200S接口IM模塊。

2.2 長度測量控制方式

定尺剪長度控制分自動和半自動模式。在這兩個模式下，鋼板完成剪切準備后會向二級請求數(shù)據(jù)。當二級系統(tǒng)把這塊鋼板的信息傳送過來，其中包括鋼板分段的長度，剪切類型（操作員可以在激活剪切順控前在畫面上修改這些參數(shù)）。在自動模式下，定尺剪根據(jù)二級傳送的剪切數(shù)據(jù)，由跟蹤模型觸發(fā)，直接完成剪切順控。半自動模式下，根據(jù)二級傳送的剪切數(shù)據(jù)，要由操作工按動操作臺上的剪切按鈕完成剪切順控。

2.3 長度測量系統(tǒng)組成

定尺剪的鋼板的長度測量和鋼板的位置測量是由安裝在入口測量輥、出口測量輥、機架輥上的三個編碼器來檢測的。輥道跟蹤模型傳送的信號被用作計算頭部位置，剪切位置用偏置法來計算，并依據(jù)鋼板的相應(yīng)位置來選擇正確的測量輥加速信號。不論在什么模式下入口和出口測量輥都會根據(jù)上述鋼板跟蹤系統(tǒng)測得的鋼板位置上升或下降。這樣確保了在手動模式下輥道的保護和鋼板長度測量的有效性。操作員只能在手動模式下且板坯固定的情況下才能操作測量輥的上升和下降。定尺剪長度測量系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 定尺剪長度測量系統(tǒng)

2.3.1 入口測量輥

入口測量輥安裝在定尺剪剪刃前2475mm的位置上，它上邊安裝有脈沖式編碼器，用來測量鋼板長度。

測量輥的上升下降由一個雙向氣動電磁閥（閥a位為上升位，閥b位為下降位）控制。它的抬起是否到位是依靠接近開關(guān)來檢測的，當抬起時間超過2s則產(chǎn)生報警，動作停止；它的壓下是否到位是靠壓力開關(guān)檢測的。要在2s內(nèi)完成動作。

2.3.2 機架輥

機架輥道被安裝在剪子前782mm處，電機上裝有編碼器用來測量當入口測量輥檢測不到的鋼板的長度。

機架輥被激活時，它在液壓閥的控制下進行抬起0.5mm。（它的抬起和下降由壓力開關(guān)進行檢測。）這時壓下輥落下輔助機架輥進行測量。

2.3.3 出口測量輥

出口測量輥被安裝在剪子后2620mm的位置。它的軸上安裝有一個脈沖式編碼器，對鋼板的長度進行測量。編碼器的初始值來自出口測量輥落下1.5s后由入口測量輥編碼器此時的值。

它的抬起下降由一個雙向氣動電磁閥控制（閥a位為抬起位，閥b位為壓下位），它的抬起是否到位是依靠接近開關(guān)來檢測的，當抬起時間超過2s則產(chǎn)生報警，動作停止；它的壓下是否到位是靠壓力開關(guān)檢測的。要在1.5s內(nèi)完成動作。

2.3.4 冷金屬檢測器

BFZ01：入口測量輥落下檢測

BFZ02：入口測量輥開始計數(shù)檢測

BFZ03、BFZ04：頭部超長檢測

BFZ05：出口測量輥落下檢測

2.4 長度測量的自動控制

2.4.1 切頭控制

當冷金屬檢測器BFZ01有信號的時候輥道停止，入口測量輥落下，2S后輥道開始前進。

當冷金屬檢測器BFZ02有信號的時候入口測量輥開始計數(shù)。等入口測量輥的值與設(shè)定值相同時開始頭部剪切。

當頭部剪切時，冷金屬檢測器BFZ03和冷金屬檢測器BFZ04檢測到信號時鋼板會停止剪切，讓操作工檢查鋼板的頭部是否超長。

剪切完成后，入口測量輥編碼器讀數(shù)清0。

2.4.2 定尺控制

輥道啟動，入口測量輥從0開始計數(shù)，當冷金屬檢測器BFZ05檢測到信號，出口測量輥開始壓下，1.5s后，入口測量輥編碼器讀數(shù)發(fā)送到出口測量輥編碼器，共同計數(shù)。

測量值取自出口測量輥編碼器讀數(shù)。

2.4.3 切尾定尺

切尾定尺分兩種情況，分別是長于等于9m和小于9m的鋼板。

長于9m的鋼板：輥道啟動，入口測量輥開始計數(shù)，當冷金屬檢測器BFZ05檢測到信號，出口測量輥開始壓下；1.5s后，入口測量輥編碼器讀數(shù)發(fā)送到出口測量輥編碼器，共同計數(shù)。當冷金屬檢測器BFZ02信號消失，入口測量輥抬起，出口測量輥單獨計數(shù)。

2、短于9m鋼板，當切頭剪切完成，HDROLL落下，入口測量輥與咬入輥編碼器同時計數(shù)。當冷金屬檢測器BFZ02信號消失，入口測量輥抬起，咬入輥輥編碼器單獨計數(shù)。當冷金屬檢測器BFZ05檢測到信號，出口測量輥開始壓下，1.5s后，咬入輥編碼器讀數(shù)發(fā)送到出口測量輥編碼器，共同計數(shù)。

3 測試結(jié)果

自定尺剪投入生產(chǎn)以來，連續(xù)4個月的剪切精度偏差不大于0.5%，99.7%的鋼板剪切誤差范圍在寬厚板測度誤差范圍許可內(nèi)。能夠滿足預(yù)期設(shè)計的需要。具體測量數(shù)據(jù)入圖2所示。

圖2 定尺剪長度測量測試圖

4 結(jié)束語

定尺剪的長度測量是定尺剪控制的精髓，長度測量的準確直接影響定尺剪的剪切精度。通過測量的自動控制，定尺剪的成材率大大提高，并且大大減少了操作工的勞動強度，減少了故障率，滿足設(shè)計需要。

[1] 吉年豐. 浦鋼羅涇寬厚板廠定尺剪自動控制系統(tǒng)[J].中冶京誠工程技術(shù)有限公司，2008：262-264.

[2] 陶建學，董法道. 定尺剪傳動系統(tǒng)優(yōu)化[J].山東冶金，2008, 30(06)：80，82.

[3] 王濤，尹國偉. 鋼板長度定尺剪切自動控制[J].山東冶金，2008,30(02)：82-83.

[4] 楊占廷，梁立輝. 鋼板高質(zhì)量剪切工藝的研究及生產(chǎn)應(yīng)用[J].酒鋼科技，2007(03)：99-102.

[5] 付瑞華，紀有禮. PLC在高精度定尺剪切控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].冶金自動化，2008,22 (05)：41-43.

[6] 楊固川. 定尺剪剪切效率和質(zhì)量的影響因素分析[J].軋鋼，2002，19 (03)：58-60.

[7] 柴瑞娟，陳海霞. 西門子PLC編程技術(shù)及工程應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[8] 郁宏. 滾切式定尺剪剪切力測試分析[J].一重技術(shù)，2010 (01)：62-64.

[9] 盧子廣，周永華. 自動控制理論[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.