熱卷箱開卷臂位置軟檢測(cè)控制模型的開發(fā)

楊曉俊

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司熱連軋廠， 山西　太原　030003）

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熱卷箱開卷臂位置軟檢測(cè)控制模型的開發(fā)

楊曉俊

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司熱連軋廠， 山西太原030003）

對(duì)熱卷箱開卷臂位置軟檢測(cè)控制模型的開發(fā)目的及開發(fā)方案進(jìn)行詳細(xì)介紹。模型的成功開發(fā)，可提高開卷的成功率，大幅降低設(shè)備故障時(shí)間及位置傳感器備件費(fèi)用，為精確、快速地開卷控制奠定良好基礎(chǔ)。

熱卷箱開卷臂位置軟檢測(cè)控制

太鋼2 250 mm熱連軋生產(chǎn)線自動(dòng)化系統(tǒng)采用日本TMEIC公司的V3000系列工業(yè)控制系統(tǒng)。機(jī)械設(shè)備從德國(guó)西馬克—德馬格公司（SMSD）引進(jìn)，電氣設(shè)備、控制系統(tǒng)及控制模型從日本TMEIC公司引進(jìn)，主體設(shè)備由4臺(tái)加熱爐、1臺(tái)立輥軋機(jī)、1臺(tái)粗軋機(jī)、1臺(tái)熱卷箱、7臺(tái)精軋機(jī)、3臺(tái)卷取機(jī)組成。2250 mm熱連軋生產(chǎn)流程見圖1。

圖1　2 250 mm熱連軋生產(chǎn)流程

1　模型開發(fā)目的

熱卷箱的工作分為直通、卷取、模軋三種方式。熱軋不銹鋼使用熱卷箱的優(yōu)點(diǎn)如下：保溫，在軋制過(guò)程中將中間坯卷成卷可有效降低帶鋼的散熱、輻射，減小帶鋼頭尾溫差、促進(jìn)帶鋼邊部降溫，溫降減小后可減輕軋機(jī)負(fù)荷，有利于多品種、多規(guī)格的生產(chǎn)；均溫，由于中間坯卷成卷，使相鄰的中間坯之間發(fā)生熱傳遞、熱輻射，可有效保證帶鋼溫度的均勻性、減少加熱爐在燒鋼過(guò)程中產(chǎn)生的“黑印”等缺陷；破鱗，由于在卷取和開卷過(guò)程中中間坯發(fā)生的機(jī)械彎曲變形，使帶鋼表面有害的脆硬發(fā)生二次氧化造成鐵皮碎裂，同時(shí)由于帶鋼的高速卷取，使氧化鐵皮大部分被拋離帶鋼，其余少量附著在帶鋼表面的鐵鱗可依靠精軋除鱗箱進(jìn)行除鱗。為實(shí)現(xiàn)2250mm熱連軋線多品種、多規(guī)格、高品質(zhì)、低成本的高效生產(chǎn)，改善帶鋼表面質(zhì)量（如碳鋼黑灰、不銹鋼表面粗糙），進(jìn)一步拓寬2 250 mm產(chǎn)品的品種與規(guī)格，在軋制中間對(duì)坯厚度小于42 mm規(guī)格的不銹鋼采用熱卷箱卷取方式（如300系、400系等系列熱軋不銹鋼卷），以確保熱卷箱區(qū)域設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

由于熱卷箱區(qū)域?qū)俑邷爻睗癍h(huán)境，易導(dǎo)致各類檢測(cè)器件損壞，進(jìn)而影響正常生產(chǎn)。為確保熱卷箱區(qū)域檢測(cè)器件的正常工作，采取“一加一減”的措施。在具備安裝條件的情況下全部增加備用傳感器，將電纜連接至TMEIC控制系統(tǒng)，重新定義變量、調(diào)試程序，達(dá)到同時(shí)監(jiān)控在線與備用傳感器的功能和實(shí)時(shí)切換的功能。

對(duì)于無(wú)法增加備用傳感器的開卷臂液壓缸的措施。由于開卷過(guò)程中其始終緊貼在鋼卷表面上，設(shè)備與鋼卷零接觸，開卷后啟用冷卻水，冷熱交替，且開卷臂一直處于高溫潮濕的惡劣環(huán)境，設(shè)備動(dòng)作范圍大，相關(guān)設(shè)備交叉，所屬電纜環(huán)境惡劣，極易造成設(shè)備損壞；開卷臂傳感器安裝位置高約5 m，更換難度極大且危險(xiǎn)性高。因此開發(fā)出熱卷箱開卷臂位置軟檢測(cè)控制模型來(lái)代替實(shí)際的位置傳感器控制。

2　模型開發(fā)方案

熱卷箱開卷臂位置軟檢測(cè)控制模型的方案設(shè)計(jì)采用連續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程邏輯運(yùn)行信號(hào)模擬。模擬在生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)際位置值、虛擬開卷過(guò)程中的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況以及在閉環(huán)控制下設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行狀況。

為實(shí)現(xiàn)精確的位置控制，采取對(duì)比液壓伺服閥的電流給定與閥芯反饋的方案。如果二者相差小于5%，表示液壓設(shè)備動(dòng)作正常；如果二者相差大于5%，取平均值用于計(jì)算，并在操作畫面中提示。

對(duì)伺服閥的電流給定或平均值進(jìn)行比例積分的計(jì)算。針對(duì)設(shè)備具體動(dòng)作工況優(yōu)化不同的比例和積分參數(shù)表，對(duì)APC動(dòng)作的觸發(fā)條件及位置設(shè)定參數(shù)；根據(jù)開卷臂伺服閥的給定值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)器的控制，確定時(shí)間常數(shù)，并增加開卷速度上下限幅值控制、操作方式選擇控制、零位與最大位的自動(dòng)標(biāo)定功能等程序。

在控制原理上分析沒(méi)有位置傳感器時(shí)程序模擬的可行性。離線閉環(huán)測(cè)試檢查軟件的適應(yīng)性，確定開卷臂的運(yùn)行軌跡，優(yōu)化傳感器變量和位置參數(shù)，針對(duì)控制回路及順序進(jìn)行預(yù)調(diào)，在正常開卷過(guò)程中確定設(shè)計(jì)和實(shí)施的可靠性。

在區(qū)分不同位置、壓力的基礎(chǔ)上，對(duì)開卷過(guò)程中開卷臂（TUCK ARM）投壓力控制，增加折線補(bǔ)償參數(shù)表，以實(shí)現(xiàn)拆除位置傳感器后開卷臂位置的軟檢測(cè)控制功能。開發(fā)此控制模型后，能夠同步顯示實(shí)際位置與正常開卷功能，且效果理想，可大幅降低其引發(fā)的故障時(shí)間及備件費(fèi)用。

熱卷箱開卷臂位置軟檢測(cè)控制模型控制取代了實(shí)際的位置傳感器控制，對(duì)比控制模型投入前后開卷臂的位置曲線發(fā)現(xiàn)，位置趨勢(shì)基本一致，與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際設(shè)備動(dòng)作相符，能夠確保正常開卷，可大幅降低故障時(shí)間及位置傳感器備件費(fèi)用，基本避免由于開卷故障產(chǎn)生的廢鋼。

3　結(jié)語(yǔ)

熱卷箱開卷臂位置軟檢測(cè)控制模型的開發(fā)，極大地提高了生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)了全系不銹鋼熱卷箱的穩(wěn)定控制，有力地促進(jìn)了品種開發(fā)結(jié)構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)2 250 mm熱連軋線多品種、多規(guī)格、高品質(zhì)、低成本的高效生產(chǎn)，改善帶鋼表面質(zhì)量，進(jìn)一步拓寬2 250 mm產(chǎn)品的品種與規(guī)格，做出了積極貢獻(xiàn)。

（編輯：賀焱）

[1]周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版，2002.

[2]王筱留.高爐生產(chǎn)知識(shí)問(wèn)答[M].北京：冶金工業(yè)出版，2004.

The Development of Open Arm Position Soft Detection Control Model of Coil Box

YANG Xiaojun
（Hot Strip Mill，Taiyuan Iron and Steel（Group）Co.，Ltd.，Taiyuan Shanxi 030003）

The development purpose and development scheme of open arm position soft detection control model of coil box are introduced in detail.The successful development of the model improves the success rate of unwinding,and greatly reduces the equipment failure time and the cost of spare parts of position sensor,which lays a good foundation for accurate and rapid uncoiling control.

coil box,uncoiling arm position,soft detection and control software

TG333

A

1672-1152（2016）02-0097-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.02.37

2016-01-08

楊曉俊（1971—），男，現(xiàn)從事PLC專業(yè)技術(shù)開發(fā)工作，工程師。