2130酸洗連軋線自動控制程序優(yōu)化

王 松

（馬鋼設備管理部，安徽馬鞍山 243000）

1 設備簡介

馬鋼冷軋總廠2130 酸洗連軋生產(chǎn)線是引進日本三菱公司的成套設備，電氣控制系統(tǒng)采用日立R700 系統(tǒng)，設計能力為年產(chǎn)200 萬t 汽車板、高檔家電用板等。為后續(xù)鍍鋅線、連退線等提供冷軋基料，其生產(chǎn)節(jié)奏的穩(wěn)定性直接影響后道工序。

2130 酸洗連軋線入口段采用雙通道設計，兩個通道交互上卷作業(yè)，在雙層剪切頭切尾后，前卷帶尾和后卷帶頭依次送至激光焊機，焊機將前卷尾部和后卷頭部焊接起來，為冷連軋軋機連續(xù)生產(chǎn)提供基礎(chǔ)條件。入口段設備布置見圖1。

圖1 入口段設備布置圖

由于酸洗連軋線是冷軋帶鋼工藝的主要生產(chǎn)線，生產(chǎn)節(jié)奏快，操作人員在生產(chǎn)過程中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)前一卷鋼卷帶尾并沒有自動停止在雙層剪前面等待剪切帶鋼尾部，反而有時會沖過雙層剪再停止。情況嚴重時會沖過激光焊機（WELDER）觸發(fā)入口段強制停機，輕則影響中央段生產(chǎn)節(jié)奏，重則逼停全生產(chǎn)線。

2 控制邏輯及分析

通過討論、分析日立控制系統(tǒng)的入口段和中央段程序。鋼卷尾部自動停止（ATES）功能中將操作計算機（HMI）設定的帶尾剪切長度和安全長度總和作為固定位置停下來的安全距離（Le）停止在雙層剪之前，供雙層剪自動剪去板型不良、厚度超差的帶鋼尾部。日立系統(tǒng)控制邏輯如下：

1）此功能將鋼帶的尾部停在所需的位置

由公式（1）計算停車剩余距離Lse，由公式（2）計算軋件剩余長度，當Lse≥Lne 時，控制程序通過運算，在Lse=Lne輸出一個降速停止命令。

式中：a——加速度/減速度比，m/s2；

V——實際生產(chǎn)線速度，m/s；

σ——鋼卷空間系數(shù)；

H——鋼卷的平均厚度，mm；

Dt——開卷機心軸直徑，mm；

Le——在固定位置停下來的安全距離，mm；

N——實際鋼卷圈數(shù)；

V0/V1——自動減速控制速度，m/s；

T0/T1——自動減速控制時間，s。

2）在自動減速并停止在預設定位置的一系列過程中，設定低速保持速度V0（保持時間T0）和V1（保持時間T1），以便降低高速運行的生產(chǎn)線安全停止運行。速度控制模型見圖2。

圖2 速度控制梯形圖

通過控制模型公式的分析，影響剩余鋼卷帶鋼長度，以及準確位置停車的參數(shù)因素，主要表現(xiàn)在兩個方面：

（1）影響生產(chǎn)線停車剩余距離Lse長度

在固定位置停下來的安全距離Lse 是通過LEVEL 2 和HMI 畫面設定帶尾預留剪切長度。帶鋼以V0、V1速度運行的距離，通過控制時間參數(shù)t0/t1 調(diào)節(jié)。產(chǎn)線加減速率a，控制剎車減速距離。由于整個傳動機械設備能力設計確定了最大限幅，此加減速率a為設備固定值。如通過提升改造入口段設備能力，無論是資金投入還是改造工期投入都是相當大。

（2）影響計算鋼卷剩余長度Lne因素

開卷機芯軸直徑Dt為設備設計制造定值，鋼卷空間系數(shù)σ是不同厚度的帶鋼通過數(shù)據(jù)查表獲得的經(jīng)驗系數(shù)，而鋼卷的平均厚度H 是熱軋生產(chǎn)線通過生產(chǎn)管控系統(tǒng)傳送過來的。通過抽查檢測實際帶頭、帶中、帶尾的實際厚度發(fā)現(xiàn)，熱軋帶鋼在頭部和尾部平均厚度略微與下發(fā)厚度有超差，多數(shù)為超厚度。這樣超厚度的鋼卷就導致在開卷機上實際鋼卷長度數(shù)據(jù)小于控制程序理論計算長度。這種理論計算長度和實際鋼卷長度不符的情況，常導致生產(chǎn)過程中發(fā)生鋼卷尾部并沒有停止在雙層剪前面等待剪切帶鋼尾部，反而沖過雙層剪再停止的現(xiàn)象發(fā)生，尤其是在生產(chǎn)4.5～6.0 mm 等厚帶鋼時出現(xiàn)。圖3是帶尾剪切剩余長度邏輯控制框圖。

圖3 帶尾剪切剩余長度邏輯控制框圖

3 控制程序優(yōu)化及效果

通過以上的控制理論分析，我們沒有選擇投資較大的提高傳動設備加減速率能力，而是在現(xiàn)有設備的前提下，通過調(diào)整和優(yōu)化控制程序來消除產(chǎn)線的不足。要保證厚帶鋼不出現(xiàn)帶尾定位不準的情況，當生產(chǎn)4.5～6.0 mm 等厚規(guī)格帶鋼時，合理地優(yōu)化鋼卷空間系數(shù)σ（FG1）和延長降速過程中保持時間（T0/T1），以便在開卷機鋼卷運行接近尾部時，PLC 控制程序?qū)崟r動態(tài)運算鋼卷剩余長度提前減速，以達到預期停車位置可靠性。具體優(yōu)化和調(diào)整思路如圖4。

圖4 優(yōu)化調(diào)整框圖

圖5 是控制程序優(yōu)化后生產(chǎn)熱軋鋼卷MRTTG00211，卷重20.68 t，卷寬1 421 mm，鋼卷長度519 m，卷徑1 867 mm，厚度4.5 mm 時，通過數(shù)據(jù)跟蹤采集軟件采集的生產(chǎn)實績數(shù)據(jù)。

圖5 優(yōu)化后生產(chǎn)數(shù)據(jù)跟蹤圖

從分類控制優(yōu)化后的運行實績看，通過修訂鋼卷空間系數(shù)和優(yōu)化控制時間等程序修改，完全能夠滿足生產(chǎn)實際需要。這樣既避免投資設備大規(guī)模改造影響生產(chǎn)，又節(jié)省了額外資金投入，取得了預期效果，大大地提高了生產(chǎn)效率。