穩(wěn)定飛剪頭尾剪切長度的技術(shù)改造

摘要：在高速線材軋制廠中，飛剪是保證正常的連續(xù)軋制，滿足最優(yōu)的工藝要求及軋制事故的處理的關(guān)鍵設(shè)備。文章分析了冶金軋鋼廠飛剪頭尾剪切的原理及影響其穩(wěn)定運(yùn)行的一些干擾條件，并對其控制進(jìn)行改進(jìn)，以降低干擾，使飛剪頭尾剪切的長度得到穩(wěn)定的控制。

關(guān)鍵詞：飛剪；脈沖當(dāng)量；熱檢；高速計(jì)速器；頭尾剪切控制

中圖分類號：TG333 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）19-0054-02

在高速線材軋制廠中，飛剪起著至關(guān)重要的作用，是保證正常的連續(xù)軋制，滿足最優(yōu)的工藝要求及軋制事故的處理的關(guān)鍵設(shè)備。

1 飛剪的主要功能

飛剪主要完成軋件的切頭、切尾和事故剪切功能。飛剪的頭尾剪切功能在軋制工藝中非常重要，它能夠切除軋件易出事故的頭尾，是保證軋件高通過率的關(guān)鍵。飛剪頭尾剪切長度的穩(wěn)定控制在飛剪的控制技術(shù)中極為重要，一方面必須保證切除干凈軋制工藝所要求的長度，如果短于要求的長度會導(dǎo)致軋件易出事故的頭尾部分殘留造成堆鋼，另一方面剪切長度不宜超出設(shè)定長度，否則會切掉完好的軋件，造成頭尾剪切損耗過大，從而降低成材率。

我廠飛剪頭尾剪切的長度一直不穩(wěn)定，實(shí)際偏離設(shè)定長度較大，有時比設(shè)定長度長一些，有時又比設(shè)定短很多。剪切長度的不穩(wěn)定，容易造成堆鋼事故，影響生產(chǎn)的順利行進(jìn)。

2 飛剪的頭尾剪切控制的基本原理

我廠飛剪的電控系統(tǒng)采用美國GE公司的GE90-30系列PLC與西門子6RA70系列直流傳動裝置。其頭尾長度的控制主要使用GE90-30系列PLC的高速計(jì)數(shù)器HSC，軋線上的兩個熱檢信號和上機(jī)架的脈沖編碼器信號送入高速計(jì)數(shù)器，當(dāng)軋件通過第1個熱檢時高速計(jì)數(shù)器開始對脈沖編碼器信號計(jì)數(shù)，當(dāng)軋件通過第2個熱檢時將計(jì)數(shù)值保存到存儲器中，計(jì)數(shù)器繼續(xù)計(jì)數(shù)。根據(jù)保存到存儲器中的計(jì)數(shù)值計(jì)算軋件出口速度與脈沖當(dāng)量，最終計(jì)算出切頭啟動的計(jì)數(shù)值，當(dāng)高速計(jì)數(shù)器一直累加的計(jì)數(shù)值達(dá)到高速計(jì)數(shù)器啟動計(jì)數(shù)值，則啟動切頭，切尾的原理與切頭大致相同。飛濺控制系統(tǒng)圖如圖1所示：

圖1 飛剪控制系統(tǒng)圖

3 穩(wěn)定頭尾剪切長度的技術(shù)改進(jìn)措施

3.1 增加熱檢來穩(wěn)定1#熱檢預(yù)置信號，精確脈沖當(dāng)量計(jì)算

飛剪剪切長度變化時，經(jīng)常是由于脈沖當(dāng)量計(jì)算不準(zhǔn)確導(dǎo)致。脈沖當(dāng)量的含義為單個脈沖對應(yīng)軋件所走的距離，是頭尾剪切計(jì)算的重要依據(jù)。脈沖當(dāng)量通過兩個熱檢之間的實(shí)際距離除以軋件通過2#熱檢時保存的計(jì)數(shù)值得到。兩個熱檢之間的實(shí)際距離固定，但軋件通過2#熱檢時保存的計(jì)數(shù)值與兩個熱檢的信號有關(guān)。我們發(fā)現(xiàn)脈沖當(dāng)量計(jì)算不準(zhǔn)確主要是1#熱檢預(yù)置信號故障，當(dāng)1#熱檢沒有及時檢測到信號便會造成在軋件頭部沒有開始計(jì)數(shù)而計(jì)數(shù)累計(jì)值偏低，于是脈沖當(dāng)量計(jì)算偏大，飛剪引起提前啟動，頭尾長度較短。因此需要穩(wěn)定1#熱檢的預(yù)置信號。

主要方法是在1#熱檢后增加1個熱檢并聯(lián)，當(dāng)1#熱檢沒有及時檢測到信號，新增熱檢只要有信號也仍會開始計(jì)數(shù)，這樣由于有備用信號，所以脈沖當(dāng)量的計(jì)算不會偏差較大。但是此方法實(shí)行的最大難題是處理由于增加熱檢帶來的干擾增加，當(dāng)熱檢出現(xiàn)干擾信號，在沒有軋件時檢測到誤信號，便會造成提前計(jì)數(shù)，也會造成脈沖當(dāng)量計(jì)算錯誤。因此我們引入上機(jī)架的含鋼信號防止信號干擾，程序設(shè)計(jì)為必須上機(jī)架含鋼延時，確保有軋件才開始檢測熱檢信號，這樣既保證了脈沖當(dāng)量的精度，又不會發(fā)生誤動作。通過以上的改進(jìn)，1#熱檢的預(yù)置信號得到穩(wěn)定，避免了因此造成的頭尾剪切長度短。

3.2 設(shè)計(jì)頭部通過時間濾除2#熱檢信號干擾，防止切頭長度過短

當(dāng)軋制節(jié)奏快時，容易出現(xiàn)頭部剪切長度短的情況，原因是飛剪依靠兩個熱檢判斷位置，切頭的控制為當(dāng)軋件頭部通過第一個熱檢，然后只要第二個熱檢檢測到上升沿信號，便發(fā)出切頭請求脈沖。但當(dāng)節(jié)奏快時，前一根軋件未離開2#熱檢，后一根軋件已經(jīng)進(jìn)入1#熱檢，此時2#熱檢的誤信號容易造成提前切頭。因此，必須設(shè)法濾除此情況下的2#熱檢信號干擾來適應(yīng)軋制的快節(jié)奏。

當(dāng)軋件頭部進(jìn)入1#熱檢必須運(yùn)行一段時間才有可能到達(dá)2#熱檢，這個時間稱為頭部通過時間。我們設(shè)計(jì)了頭部通過時間來濾除2#熱檢干擾信號，在頭部通過時間內(nèi)屏蔽到2#熱檢信號，等頭部進(jìn)入1#熱檢達(dá)到通過時間才開始檢測2#熱檢信號，這時由于上根軋件已經(jīng)離開2#熱檢，便不會造成信號的干擾，這樣便克服由于2#熱檢干擾信號造成的切頭過短故障。在程序設(shè)計(jì)中，頭部通過時間的確定非常關(guān)鍵，太短起不到濾波效果，太長會導(dǎo)致不剪切。因此利用兩個熱檢的實(shí)際距離減去頭部允許距離除以通過高速計(jì)數(shù)器實(shí)時計(jì)算的軋件速度得出，這樣得到頭部通過時間便比較精確。

3.3 增加繼電器關(guān)斷電路，屏蔽頭部通過后的預(yù)置信號

進(jìn)入高速計(jì)數(shù)器的1#熱檢信號主要用于給計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，當(dāng)檢測到1#熱檢信號的上升沿，立即將計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值預(yù)置為零，并開始計(jì)數(shù)，此后計(jì)數(shù)器會一直計(jì)數(shù)，直至下次清零。1#熱檢的預(yù)置功能只能在軋件頭部起作用，如果中途再次預(yù)置干擾，則會造成脈沖當(dāng)量偏大，頭尾剪切長度短。這樣對1#熱檢信號要求很高，不允許在軋件通過的過程中出現(xiàn)任何干擾，否則便會造成頭尾剪切錯誤。實(shí)際上由于現(xiàn)場條件惡劣，如水氣與鐵皮灰等都會造成干擾，因此如何克服1#熱檢在軋件頭部通過后的干擾成為控制關(guān)鍵。

因?yàn)?#熱檢在計(jì)數(shù)控制中僅在頭部通過瞬間有用，此后出現(xiàn)的預(yù)置信號都是干擾，所以我們設(shè)計(jì)在軋件頭部通過后屏蔽掉1#熱檢信號，這樣即使出現(xiàn)干擾也無法起到作用。由于高速計(jì)數(shù)板是智能模板，不能利用PLC程序進(jìn)行軟件控制屏蔽，所以我們只有在1#熱檢信號信號輸入側(cè)增加了1個繼電器進(jìn)行硬件關(guān)斷控制。當(dāng)軋件頭部通過后，PLC控制繼電器失電，于是接點(diǎn)斷開，1#熱檢信號不接入計(jì)數(shù)器輸入端，即使出現(xiàn)干擾由于不被接受也不會造成中途清零。這樣通過增加繼電器關(guān)斷電路，屏蔽頭部通過后的預(yù)置信號，克服了1#熱檢在軋件頭部通過后的信號干擾。

3.4 傳動啟動時間的監(jiān)視與動態(tài)補(bǔ)償

飛剪采用直流電機(jī)驅(qū)動，根據(jù)飛剪的控制原理飛剪從原位運(yùn)行至剪切點(diǎn)的啟動時間是由軸定位模板與傳動裝置共同確定。為保證頭尾剪切長度的精確，每次飛剪啟動時間都要求與設(shè)定時間一致，否則會造成剪切長度的偏差。但實(shí)際上，飛剪由于傳動性能存在差異從而啟動控制存在誤差，不能完全按照設(shè)定時間從原位到達(dá)剪切點(diǎn)。原設(shè)計(jì)對此方面未做考慮，導(dǎo)致了剪切長度的偏差。因此我們設(shè)計(jì)了傳動啟動時間的監(jiān)視與動態(tài)補(bǔ)償。

在飛剪的每次啟動過程中，實(shí)時監(jiān)視實(shí)際運(yùn)行時間，通過比較實(shí)際啟動時間與設(shè)定時間的差異，調(diào)整啟動補(bǔ)償時間。啟動補(bǔ)償時間是對多次運(yùn)行時間的平均計(jì)算，所以補(bǔ)償會比較準(zhǔn)確可靠，這樣克服了因傳動特性誤差造成的軋件頭尾剪切長度的變化。

4 結(jié)語

改進(jìn)后飛剪頭尾剪切長度比較穩(wěn)定，減少了堆鋼的事故，提高了我廠的成材率。滿足了現(xiàn)場的需求，其各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到了國內(nèi)先進(jìn)水平。

作者簡介：肖毅（1981-），男，湖南湘潭人，湘潭鋼鐵集團(tuán)有限公司工程師，研究方向：電氣維護(hù)管理、電氣設(shè)計(jì)及電氣控制。endprint