基于1500帶鋼卷取運(yùn)輸自動(dòng)對(duì)中定位優(yōu)化措施分析

鄒元甲 董建斌

（1.山東鋼鐵萊蕪分公司 設(shè)備檢修中心軋鋼部型鋼軋材作業(yè)區(qū)，山東 萊蕪 271104；2.山鋼集團(tuán)萊蕪分公司型鋼廠，山東萊蕪 271104）

1 概述

萊鋼1500mm 熱軋帶鋼生產(chǎn)線是萊鋼“十五”技改工程新上的一條生產(chǎn)線，該條生產(chǎn)線全部由國內(nèi)設(shè)計(jì)生產(chǎn)制造，其生產(chǎn)工藝為加熱、粗軋、熱卷、精軋、層冷、卷取。卷取區(qū)由2臺(tái)地下卷取機(jī)組成。帶鋼頭部離開精軋機(jī)時(shí)，卷取機(jī)已經(jīng)處于準(zhǔn)備工作狀態(tài)。卷取區(qū)由入口輥道，側(cè)導(dǎo)板，夾送輥，助卷輥，卷筒，卸卷小車，運(yùn)輸鏈等重要設(shè)備組成。帶尾即將離開精軋機(jī)F6 時(shí)，卷取機(jī)進(jìn)入收卷狀態(tài)，軋機(jī)和卷取機(jī)同時(shí)降速，助卷輥合攏，壓住外層帶卷。當(dāng)帶鋼脫離末機(jī)架時(shí)，張力輥壓緊，傳動(dòng)電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，使帶鋼在張力輥和卷筒之間建立張力，避免帶尾跑偏或鋼卷外層松散。當(dāng)卷取即將完了時(shí),卸卷車升降臺(tái)接觸鋼卷,其卸卷小車托輥與卷筒等速旋轉(zhuǎn)直至卷取完了,鋼卷帶頭轉(zhuǎn)到帶卷下方。卷取結(jié)束后,卸卷車上托輥制動(dòng)并且壓住帶鋼尾部,然后卷筒反轉(zhuǎn)收縮,側(cè)導(dǎo)板、夾送輥開啟，擋板關(guān)閉，卷取機(jī)外支撐打開，卸卷小車將鋼卷取下并送至鋼卷提升車，由此再送至帶回轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)小車，該小車將鋼卷水平翻轉(zhuǎn)90°送到鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)上運(yùn)出帶卷。卷取區(qū)的功能是將終軋后經(jīng)冷卻到卷取溫度的帶鋼卷成鋼卷，并送往打捆機(jī)處進(jìn)行打捆，然后經(jīng)運(yùn)輸鏈進(jìn)行運(yùn)到鋼坯庫存處。

2 當(dāng)前運(yùn)輸區(qū)存在的問題

卷取區(qū)運(yùn)輸鏈?zhǔn)怯蓛蓚€(gè)卸卷小車、一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)輸小車、5 個(gè)步進(jìn)梁、一個(gè)回轉(zhuǎn)臺(tái)及兩條運(yùn)輸鏈組成。其工作流程為：成品鋼卷經(jīng)卸卷小車運(yùn)輸?shù)交剞D(zhuǎn)運(yùn)卷小車、旋轉(zhuǎn)運(yùn)輸后，經(jīng)1#步進(jìn)梁、提升機(jī)、2#步進(jìn)梁依次運(yùn)送到回轉(zhuǎn)臺(tái)，再經(jīng)回轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)后被后序運(yùn)輸設(shè)備取走。當(dāng)前運(yùn)輸區(qū)的所有運(yùn)輸設(shè)備全部采用接近開關(guān)實(shí)現(xiàn)固定行程定位，由于卷取機(jī)卷鋼控制誤差以及運(yùn)輸設(shè)備的累積定位誤差造成運(yùn)送到回轉(zhuǎn)臺(tái)的鋼卷偏離回轉(zhuǎn)臺(tái)中心，而且回轉(zhuǎn)臺(tái)后序設(shè)備采用橫向運(yùn)輸方式，常導(dǎo)致掉鋼事故，一方面造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞，另一方面影響軋制節(jié)奏，增加了設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，大大影響了企業(yè)效益，因此運(yùn)輸區(qū)域自動(dòng)對(duì)中定位控制改造勢(shì)在必行。

3 鋼坯自動(dòng)運(yùn)輸改進(jìn)方案分析

3.1 運(yùn)輸位置閉環(huán)原理方案分析

（1）位置閉環(huán)原理

位置閉環(huán)原理是指當(dāng)受控客體受干擾的影響，其實(shí)現(xiàn)狀態(tài)與期望狀態(tài)出現(xiàn)偏差時(shí)，控制主體將根據(jù)這種偏差發(fā)出新的指令，以糾正偏差，抵消干擾的作用。閉環(huán)系統(tǒng)中采用位移傳感器（通常為電位計(jì)型），定時(shí)探測(cè)目標(biāo)位置和實(shí)際位置偏差。比例閥流出的油料通過調(diào)節(jié)，可補(bǔ)償出現(xiàn)的位置偏差。在閉環(huán)控制中，由于控制主體能根據(jù)反饋信息發(fā)現(xiàn)和糾正受控客體運(yùn)行的偏差，所以有較強(qiáng)的抗干擾能力，能進(jìn)行有效的控制，從而保證預(yù)定目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

這種位置自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括功率放大和反饋，使輸出變量的值響應(yīng)輸入變量的值。數(shù)控裝置發(fā)出指令脈沖后，當(dāng)指令值送到位置比較電路時(shí)，此時(shí)若工作臺(tái)沒有移動(dòng)，即沒有位置反饋信號(hào)時(shí)，指令值使伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過齒輪、滾珠絲杠螺母副等傳動(dòng)元件帶動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)移動(dòng)。裝在機(jī)床工作臺(tái)上的位置測(cè)量元件，測(cè)出工作臺(tái)的實(shí)際位移量后，后反饋到數(shù)控裝置的比較器中與指令信號(hào)進(jìn)行比較，并用比較后的差值進(jìn)行控制。若兩者存在差值，經(jīng)放大器后放大，再控制伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，直至差值為零時(shí)，工作臺(tái)才停止移動(dòng)。這種系統(tǒng)稱為閉環(huán)伺服系統(tǒng)

（2）實(shí)際位置分析

卷取運(yùn)輸由于運(yùn)輸自動(dòng)控制精度要求較低，造成鋼卷偏離回轉(zhuǎn)臺(tái)位置的因素較多，如卸卷小車停止位檢測(cè)偏差，打捆機(jī)打捆時(shí)造成的機(jī)械振動(dòng)，運(yùn)卷小車運(yùn)卷的位置鋼坯定位等等，存在著諸多不確定因素，通過調(diào)整簡(jiǎn)單的檢測(cè)裝置達(dá)不到鋼坯跑偏的原因。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀察研究決定，利用鋼卷中心實(shí)際位置和回轉(zhuǎn)臺(tái)中心位置做一個(gè)位置閉環(huán)調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的鋼坯定位系統(tǒng)，解決了運(yùn)輸區(qū)域鋼坯跑偏的問題，從而解決了掉鋼事故。并作為反饋、把回轉(zhuǎn)臺(tái)中心位置作為目標(biāo)給定，形成位置閉環(huán)控制，可以精確的實(shí)現(xiàn)鋼卷自動(dòng)對(duì)中定位，也就解決了鋼偏問題。位置閉環(huán)控制基本原理流程圖如圖1所示：

圖1 閉環(huán)定位原理流程圖

3.2 實(shí)現(xiàn)控制方案分析

經(jīng)改造后的閉環(huán)控制主要由以下幾個(gè)方面：參考位置，位置給定，位置測(cè)量。

（1）參考位置。參考位置是閉環(huán)控制系統(tǒng)中所有位置量的參考點(diǎn)。在2#步進(jìn)梁上部安裝一個(gè)與步進(jìn)梁垂直的激光檢測(cè)器作為此系統(tǒng)位置量的參考點(diǎn)。

（2）位置給定。鋼卷定位的位置給定就是鋼卷定位的目標(biāo)位置（回轉(zhuǎn)臺(tái)中心），測(cè)出回轉(zhuǎn)臺(tái)中心距激光檢測(cè)器（參考位置）的實(shí)際距離，作為閉環(huán)定位控制系統(tǒng)的固定目標(biāo)給定值。

（3）位置測(cè)量。位置測(cè)量是閉環(huán)控制系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，是決定控制精度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，所以準(zhǔn)確測(cè)量、計(jì)算鋼卷實(shí)際位置是此系統(tǒng)的核心。通過在2#步進(jìn)梁上安裝激光測(cè)距儀實(shí)現(xiàn)步進(jìn)梁位置實(shí)施測(cè)量，結(jié)合激光檢測(cè)器信號(hào)實(shí)現(xiàn)鋼卷位置實(shí)施計(jì)算。

（4）控制方案。系統(tǒng)將位置給定與位置實(shí)際值比較，經(jīng)位置調(diào)節(jié)器、比例限幅處理后得出比例閥的給定值，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)梁動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

4 結(jié)束語

通過系統(tǒng)改造，并在后續(xù)完善的基礎(chǔ)上，利用調(diào)節(jié)器及限幅器，并根據(jù)實(shí)際運(yùn)行要求加以調(diào)整完全達(dá)到設(shè)備最佳運(yùn)行狀態(tài)、滿足控制要求，達(dá)到運(yùn)卷的控制精度。