對高線集卷控制系統(tǒng)的改進(jìn)

周 東

（宣龍高速線材有限責(zé)任公司，河北 張家口 075100）

一、前言

宣龍高速線材有限責(zé)任公司第二條高速線材生產(chǎn)線于2006年9月建成投產(chǎn)，為全自動化連續(xù)單線無扭軋制、控冷高速生產(chǎn)線，設(shè)計(jì)年產(chǎn)量45萬t。主要生產(chǎn)φ5.5～16mm的光面和螺紋盤條。

二、系統(tǒng)功能

高線集卷區(qū)完成將風(fēng)冷輥道散卷收集整理后運(yùn)送到PF鏈的工序。其設(shè)備主要包括分離指、鼻錐、內(nèi)芯軸、芯棒、承卷平臺和卸卷小車。整體動作過程如下。

1.散卷由風(fēng)冷輥道進(jìn)入集卷筒，當(dāng)盤卷達(dá)到一定高度后，分離指打開，落到承卷平臺上，承卷平臺開始慢速下落。

2.輥道上的鋼完全落到承卷平臺上后，分離指閉合，平臺快速下降，同時內(nèi)芯軸下降。當(dāng)平臺和內(nèi)芯軸均下降到位后，平臺打開，芯棒開始旋轉(zhuǎn)。

3.芯棒旋轉(zhuǎn)到位后，平臺閉合上升，內(nèi)芯軸上升，集卷小車前進(jìn)接卷，接卷動作完成后卸卷，然后小車再次駛向接卷位，C形鉤駛出，小車返回。整個循環(huán)過程結(jié)束,等待下一次動作循環(huán)執(zhí)行。

三、控制系統(tǒng)的構(gòu)成

圖1 控制系統(tǒng)分布圖

為實(shí)現(xiàn)集卷的功能，其控制系統(tǒng)組成如圖1所示。整個系統(tǒng)以PROFIBUS-DP方式進(jìn)行通信。主站采用S7400系列CPU型號為6ES7414-2XG03-0AB0，PROFIBUS1中遠(yuǎn)程站RT31連接操作所用的輸入、輸出信號，RT32為集卷區(qū)檢測輸入信號和輸出控制量。接口模板IM467 型號為6ES7467-5GJ02-0AB0，PROFIBUS2用于連接小車行走、平臺升降和芯棒旋轉(zhuǎn)電動機(jī)控制的變頻器，平臺升降采用變頻器型號為6SE7031-5EF60-Z，小車行走和芯棒旋轉(zhuǎn)采用變頻器型號為6SE7031-0EF60-Z。

四、集卷設(shè)備的改進(jìn)

集卷區(qū)主要特點(diǎn)是：設(shè)備檢測和控制元件多、動作頻繁、環(huán)境差。因此設(shè)備易受干擾或損壞，故障率高。在日常生產(chǎn)維護(hù)中，應(yīng)加強(qiáng)對檢測元件的防護(hù)及線路的保護(hù)，合理選擇線路走向，避免信號受到干擾，同時對設(shè)備進(jìn)行必要改進(jìn)，以保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

下面就公司在集卷區(qū)進(jìn)行的改進(jìn)加以介紹。

1.集卷小車位置檢測和卸卷位置對中控制。集卷小車的位置檢測和對中，以往采用的方法是在小車控制電動機(jī)處安裝碼盤，用于檢測小車行走的位置，以便進(jìn)行速度的控制和位置對中，接卷處安裝冷檢檢測盤卷長度。假設(shè)小車接卷位碼數(shù)為L1(初始碼數(shù))，小車到C型鉤中心位碼數(shù)為L2，小車在行走過程中冷檢檢測到有卷時碼數(shù)為M1，無卷時碼數(shù)為M2，則小車停止位碼數(shù)為L2+(M2-M1)/2。雖然整體控制思路是正確的，但存在以下問題。集卷區(qū)環(huán)境較差，碼盤易損壞；碼盤電纜和小車電動機(jī)的動力電纜要同時經(jīng)過活動拖鏈連接到小車車體相應(yīng)的設(shè)備上，小車變頻電動機(jī)造成的電磁干擾對碼盤線路影響很大，導(dǎo)致數(shù)據(jù)測量不準(zhǔn)；碼盤電纜隨車體往復(fù)運(yùn)動造成破損和斷裂。控制效果不很理想，同時維護(hù)費(fèi)用很高。

之后采用滑輪組來完成小車的位置檢測和小車的定位，如圖2所示，虛線框部分由兩個定滑輪和一個動滑輪組成線塔，位于車體后端，通過鋼絲繩連接。動滑輪底部安有配重，隨小車的移動而上下運(yùn)動。位置檢測開關(guān)安裝在線塔支架上，為五個對射開關(guān)，分別用于接卷位、接卷減速位、卸卷位、卸卷停止位和卸卷極限位的檢測。

圖2 集卷小車位置檢測裝置

圖3 直流制動

位置對中可通過小車到停止位后程序延時進(jìn)行控制，對于不同的鋼種需要適當(dāng)調(diào)節(jié)。參數(shù)修改可設(shè)置在操作畫面上，操作很方便。由于整個裝置位于集卷區(qū)后端，因此環(huán)境好，線路固定，開關(guān)不會受到粉塵、振動、機(jī)械偏移的影響，運(yùn)行穩(wěn)定維護(hù)量小，應(yīng)用效果很好。

2.變頻設(shè)備由抱閘制動改為電磁制動。集卷區(qū)由變頻器控制的設(shè)備有集卷小車行走電動機(jī)、平臺升降電動機(jī)和芯棒旋轉(zhuǎn)電動機(jī)，以上均由抱閘進(jìn)行制動。在實(shí)際應(yīng)用中，由于抱閘調(diào)節(jié)不合適或抱閘磨損，經(jīng)常造成設(shè)備停過位和堵轉(zhuǎn)故障。有鑒于此，將抱閘制動改為電磁制動。

工作原理：當(dāng)變頻器的輸出為零，異步電動機(jī)的定子不再有磁場旋轉(zhuǎn)時，變頻器向異步電動機(jī)的定子繞組通入直流電流，異步電動機(jī)便處于能耗制動狀態(tài)，使電動機(jī)迅速停止。

改電磁制動的具體方法：合閘后給變頻器使能信號，小車速度給定為零時，仍然保持使能信號為1，變頻器以off3方式停車，激活直流制動。激活后變頻器沿著斜坡降至直流制動開始頻率，在去磁時間內(nèi)逆變器脈沖被封鎖。接著，按所設(shè)置的制動時間注入所需的制動電流進(jìn)行直流制動。采用直流制動電流為20A、制動時間p397=5.0、去磁時間p603=1.55，長期使用效果非常好。

五、結(jié)束語

經(jīng)改進(jìn)的集卷控制系統(tǒng)，在近4年的使用中，運(yùn)行穩(wěn)定，設(shè)備故障率低，很好地滿足了生產(chǎn)要求。