楊瀟 安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)股份有限公司，河南安陽(yáng) 455004

爐卷軋線軋輥磨床數(shù)控系統(tǒng)改造

楊瀟 安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)股份有限公司，河南安陽(yáng) 455004

軋輥數(shù)控磨床是爐卷軋機(jī)生產(chǎn)線的關(guān)鍵設(shè)備，在使用過(guò)程中出現(xiàn)了一些影響生產(chǎn)的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)不穩(wěn)定因素進(jìn)行分析研究，提出并實(shí)施了一系列改造方案，通過(guò)技術(shù)改造，解決了長(zhǎng)期以來(lái)嚴(yán)重影響生產(chǎn)的幾個(gè)問(wèn)題。

爐卷軋線；軋輥數(shù)控磨床；技術(shù)改造

Steckel rolling line; CNC roll grinder; transformation

前言

爐卷軋線工程是安鋼“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略的龍頭工程，這條生產(chǎn)線是一條全自動(dòng)化國(guó)際一流的現(xiàn)代化生產(chǎn)線，由TM-GE提供全線所有的傳動(dòng)控制裝置、一級(jí)及二級(jí)控制系統(tǒng)和數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)年產(chǎn)材110萬(wàn)噸。與其配套的軋輥數(shù)控磨床就是專(zhuān)門(mén)為其磨制支撐輥和工作輥，磨削質(zhì)量和精度直接影響板材質(zhì)量，是我廠的一級(jí)重要設(shè)備之一，在使用過(guò)程中遇到了一些比較棘手的問(wèn)題，為此對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行改造。

1 概況

1.1 數(shù)控磨床概況

WSIII CPI 120.211 ×9000數(shù)控軋輥磨床是由德國(guó)WALDRICH SIEGEN 機(jī)床公司制造，其數(shù)控系統(tǒng)是由西門(mén)子公司與IBSO公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)研制的計(jì)算機(jī)全數(shù)字控制系統(tǒng)，整個(gè)加工過(guò)程由CNC系統(tǒng)精確自動(dòng)控制，磨床加工精度為0.002mm/0.1mm，不同心度為0.001 mm，圓柱度為0.001 mm，橢圓度為為0.001 mm，加工效率高，故障率低。

獨(dú)立的工件和刀架床，有利于保持機(jī)床精度的穩(wěn)定；所有軸例如偏心輥型磨削系統(tǒng)（U軸）、磨削刀架的橫向運(yùn)動(dòng)（X）軸、沿著工件的縱向移動(dòng)（Z軸）和測(cè)量梁（X1軸）均由CNC獨(dú)立傳動(dòng)和控制，這些軸均為直接傳動(dòng)，因此可以減少機(jī)械干擾，機(jī)頭架采用了三角皮帶傳動(dòng)，即使在高速下也能夠做到無(wú)振動(dòng)傳動(dòng)，縱向和橫向槽以及磨削主軸均為靜壓潤(rùn)滑，能長(zhǎng)期保持高精度運(yùn)行，且有斷電時(shí)磨輪自動(dòng)回退功能，有效保護(hù)了機(jī)床和工件。

1.2 控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

軋輥磨床的數(shù)控系統(tǒng)是基于西門(mén)子的一套工業(yè)固化PC系統(tǒng)，該系統(tǒng)配備有高端性能的奔騰處理器，CNC系統(tǒng)配備了雙顯示器和雙硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，操作和編程可以同時(shí)進(jìn)行，雙硬盤(pán)互為備用，為了便于維護(hù)，磨床帶有遠(yuǎn)程診斷功能，外方可以通過(guò)此系統(tǒng)提供專(zhuān)業(yè)服務(wù)，迅速排除疑難故障。邏輯控制系統(tǒng)采用了西門(mén)子S7-400,驅(qū)動(dòng)裝置采用高性能的西門(mén)子SIMODRIVE 611U 變頻器。

1.3 改造前存在的主要問(wèn)題

（1）CNC系統(tǒng)頻繁死機(jī)，每次重啟系統(tǒng)后都要重新找基準(zhǔn)點(diǎn)，給軋輥磨削帶來(lái)嚴(yán)重影響；（2）由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境影響，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)操作站的鍵盤(pán)和鼠標(biāo)不靈敏，直至放大板損壞；（3）磨床液壓潤(rùn)滑系統(tǒng)自帶的空調(diào)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足需要，季節(jié)性的出現(xiàn)油溫過(guò)高和過(guò)低現(xiàn)象，致使不能正常磨削。

2 問(wèn)題的分析及改造

2.1 ILC2000主機(jī)系統(tǒng)改造

針對(duì)磨床CNC系統(tǒng)頻繁出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，我們認(rèn)真檢查主板，發(fā)現(xiàn)有的電容有鼓肚現(xiàn)象，我們更換電容后徹底解決了死機(jī)問(wèn)題，主板修復(fù)之后，由于主控系統(tǒng)長(zhǎng)期不間斷的運(yùn)行了五年多，為了避免CNC系統(tǒng)損壞，導(dǎo)致更大的維修費(fèi)用和對(duì)生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響，于是我們開(kāi)始籌備數(shù)控系統(tǒng)備用機(jī)的配置。

作為數(shù)控磨床的核心部分，該系統(tǒng)以控制精度高，磨削速度快,故障率低而著稱(chēng)，國(guó)外公司為了保護(hù)公司的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，他們?cè)贗LC2000的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了自家公司獨(dú)有的接口模板和處理模板，包括電源系統(tǒng)也用了自己開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，在市面上無(wú)法購(gòu)得同類(lèi)型的產(chǎn)品。如果從該公司訂購(gòu)備件，價(jià)格十分昂貴，通過(guò)對(duì)照系統(tǒng)仔細(xì)分析，我們?cè)O(shè)計(jì)了最優(yōu)化的改造方案。

2.1.1 主板的選型改造

一般的主板更換后，首先要克服的就是控制系統(tǒng)內(nèi)部應(yīng)用軟件和WindowsXP系統(tǒng)的兼容問(wèn)題。對(duì)于已經(jīng)安裝的應(yīng)用系統(tǒng)，如果更換主板后出現(xiàn)系統(tǒng)報(bào)錯(cuò)，則現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法正常使用。我們經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)查確認(rèn)同型號(hào)的主板已經(jīng)停止生產(chǎn)，和二手市場(chǎng)多方聯(lián)系后都表示很難買(mǎi)到那批出口歐洲的磐英主板。擺在面前的只有兩條路可走，一個(gè)是千方百計(jì)的維修該舊主板，二是試驗(yàn)新型的能夠兼容原應(yīng)用程序的主板。

我們一直擔(dān)心萬(wàn)一主板損壞嚴(yán)重或者發(fā)生不可修復(fù)的故障該如何解決？通過(guò)請(qǐng)教國(guó)內(nèi)使用過(guò)該型號(hào)機(jī)床其他鋼廠并進(jìn)行了數(shù)十個(gè)型號(hào)主板的試驗(yàn)，終于找到了一款可以替代的主板，再加上隨機(jī)的接口模板備件，我們開(kāi)始著手組裝ILC2000系統(tǒng)的備用機(jī)器，這就相當(dāng)于給機(jī)床做了一個(gè)換腦手術(shù),克服了外方公司對(duì)絕密技術(shù)的壟斷。

圖1 ILC-2000電源原理圖）

2.1.2 主機(jī)電源問(wèn)題的解決：

原來(lái)在用ILC2000的主機(jī)電源由臺(tái)灣生產(chǎn)，此款電源是德國(guó)瓦德里希公司添加了自己的技術(shù)專(zhuān)門(mén)定制的，我們?cè)谑袌?chǎng)上找了多款電源都無(wú)法直接使用，于是我們就對(duì)原電源進(jìn)行測(cè)試分析，按照分析結(jié)果設(shè)計(jì)了一款能滿(mǎn)足要求的電路圖（電路圖如圖1），通過(guò)努力終于解決了電源問(wèn)題。

2.2 工控機(jī)外設(shè)設(shè)設(shè)備改造

由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境影響加之元件老化，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)放大電路板損壞，導(dǎo)致操作臺(tái)上鍵盤(pán)和鼠標(biāo)都無(wú)法使用，當(dāng)時(shí)又無(wú)備件，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。由于國(guó)外磨床廠家揉進(jìn)了自己的控制元件及技術(shù)，本來(lái)更換鍵盤(pán)鼠標(biāo)這樣簡(jiǎn)單的問(wèn)題變得非常復(fù)雜，常規(guī)的器件根本無(wú)法使用，進(jìn)口新備件需要60萬(wàn)元左右，而且周期很長(zhǎng)，為了解決當(dāng)務(wù)之急，我們就嘗試用有線的KVM CE-250 擴(kuò)展器，結(jié)果完全滿(mǎn)足了操作要求，此項(xiàng)改造國(guó)內(nèi)磨床獨(dú)一無(wú)二，處于領(lǐng)先水平。

2.3、油溫控制系統(tǒng)改造

磨床在夏天和冬天不能正常磨削的主要原因就是油溫過(guò)高和過(guò)低，潤(rùn)滑站系統(tǒng)自身所帶的油溫控制裝置遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足要求，夏天高溫天氣砂輪軸頻繁報(bào)警，只能停用讓其降溫，直到不報(bào)警即可使用；冬天時(shí)油溫過(guò)低，油的黏度增大，使得油壓檢測(cè)報(bào)警，所以在冬天磨床要提前空載運(yùn)行2個(gè)多小時(shí)直至油溫升到正常值才可磨削，嚴(yán)重影響生產(chǎn)節(jié)奏。經(jīng)查閱資料，選用了一款油液冷卻恒溫裝置，該油液冷卻恒溫裝置工作時(shí)，其內(nèi)置油泵將油箱中的油液送入冷卻恒溫裝置進(jìn)行冷卻或加熱，冷卻或加熱的油液送回油箱，不斷循環(huán)，最后油箱中的油達(dá)到設(shè)定溫度。經(jīng)試用，效果良好，徹底解決了以前的問(wèn)題。

3、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及使用效果

第一、對(duì)于ILC-2000系統(tǒng)主機(jī)主板的選型改造、電源的自行設(shè)計(jì)改造及主板與應(yīng)用系統(tǒng)的兼容問(wèn)題的處理，解決了該系統(tǒng)硬件過(guò)老而存在的備件短缺的問(wèn)題，克服了外方公司對(duì)絕密技術(shù)的壟斷，節(jié)省了外方技術(shù)人員高昂的現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)費(fèi)用及備件費(fèi)用約200多萬(wàn)元。通過(guò)這次攻關(guān)和改造徹底解決了長(zhǎng)期以來(lái)磨床頻繁死機(jī)現(xiàn)象，同時(shí)解決了數(shù)控系統(tǒng)備機(jī)問(wèn)題，是一次大膽的嘗試，極具經(jīng)濟(jì)價(jià)值和應(yīng)用及推廣價(jià)值。

第二、對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)操作站鼠標(biāo)鍵盤(pán)的改造，節(jié)約了備件費(fèi)用至少在60萬(wàn)以上，也使備件國(guó)產(chǎn)化，是國(guó)內(nèi)獨(dú)一無(wú)二的改造。

第三、對(duì)磨床油溫控制裝置的改造，徹底解決了原來(lái)由于油溫不正常而導(dǎo)致的不能正常磨削，該改造對(duì)于對(duì)油溫要求較高的設(shè)備具有較高的應(yīng)用及推廣價(jià)值。

4 結(jié)論

對(duì)于軋輥磨床數(shù)控系統(tǒng)所進(jìn)行的項(xiàng)目改造，圓滿(mǎn)地解決了該設(shè)備現(xiàn)存的各種問(wèn)題，極大地提高了該設(shè)備的工作效率，填補(bǔ)了我廠改造進(jìn)口磨床控制系統(tǒng)的空白。同時(shí)減輕了操作及維護(hù)人員的工作量，更好地保證了設(shè)備磨削的精度、質(zhì)量等指標(biāo)，又大大減少了設(shè)備停機(jī)對(duì)生產(chǎn)所造成的嚴(yán)重影響，極具應(yīng)用及推廣價(jià)值。

[1]袁鋒,魏娟.數(shù)控機(jī)床.北京:北京師范大學(xué)出版社.2006

[2]朱曉春.數(shù)控技術(shù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2001

Piler Equipment’s Speedup Improvement in Steckel Mill Production Line

Yang Xiao
Anyang Iron & Steel Group Co., Ltd., Anyang 455004 Henan

Roll Steckel mill CNC grinding machine is the key to production line equipment, in the course there were some problems affecting the production, through the analysis of the factors of instability, proposed and implemented a number of rehabilitation programs listed, through technical transformation, to solve the long Seriously affect the production of several issues.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.11.084

楊瀟，男，工程師，畢業(yè)于北京科技大學(xué)。