郭軍 潘軼菊
摘 要:文章概括介紹了包鋼薄板廠寬厚板矯直機(jī)控制系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用,是對(duì)原有矯直機(jī)控制系統(tǒng)功能的完善和發(fā)展。系統(tǒng)采用了GE公司的VME控制技術(shù),通過(guò)64位總線結(jié)構(gòu)和多CPU并行處理數(shù)據(jù)方式,可以很好地實(shí)現(xiàn)控制功能和完成控制任務(wù)。主要介紹了矯直機(jī)的控制結(jié)構(gòu)和控制特性,并對(duì)其中的輥縫控制進(jìn)行重點(diǎn)詳述。
關(guān)鍵詞:矯直機(jī);輥縫控制;PID
1 概述
1.1 設(shè)備概況
包鋼薄板廠寬厚板生產(chǎn)線采用德國(guó)西馬克公司設(shè)計(jì)的九輥矯直機(jī),上面四輥可以進(jìn)行垂直方向調(diào)整,下面五輥中只有入出口輥可以垂直調(diào)整。矯直機(jī)(如圖1)主要由4個(gè)HGC液壓缸、8個(gè)彎輥液壓缸、2個(gè)可調(diào)節(jié)的入出口液壓缸進(jìn)行輥縫控制,使鋼板在矯直機(jī)中,經(jīng)過(guò)交錯(cuò)排列矯直輥的反復(fù)彎曲,使鋼板不均勻度逐漸減小,進(jìn)而矯直。
1.2 工藝描述
矯直機(jī)是布置在加速冷卻系統(tǒng)之后,主要用于消除軋制后和加速冷卻后鋼板的不平直度(如:翹頭、翹尾、邊浪、中浪等)。通常矯直機(jī)工作在自動(dòng)模式,在自動(dòng)模式下,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)接收軋機(jī)二級(jí)下發(fā)的鋼板PDI數(shù)據(jù),請(qǐng)求模型計(jì)算,模型根據(jù)鋼板的厚度、溫度、鋼種等數(shù)據(jù),計(jì)算出輥縫的位置、鋼板的最大矯直力、傳帶速度、矯直速度等參數(shù)下發(fā)給一級(jí)控制系統(tǒng)??刂葡到y(tǒng)按照這些參數(shù)對(duì)鋼板進(jìn)行矯直。矯直后的鋼板由操作工來(lái)確認(rèn)是否達(dá)到要求,如果沒(méi)有符合標(biāo)準(zhǔn),操作工可以選擇反矯模式,再次請(qǐng)求模型計(jì)算,對(duì)鋼板進(jìn)行第二次矯直。如果操作工認(rèn)為鋼板已經(jīng)符合標(biāo)準(zhǔn),可以選擇傳輸模式,將鋼板送到冷床。
2 系統(tǒng)配置
包鋼寬厚板生產(chǎn)線矯直機(jī)由于矯直輥壓下量以及彎輥和入出口輥的調(diào)整要求很精確,運(yùn)算和掃描周期也很高,所以系統(tǒng)采用了GE公司的VME控制技術(shù),通過(guò)64位總線結(jié)構(gòu)和多CPU并行處理數(shù)據(jù)方式來(lái)處理模擬量輸入輸出、SSI輸入信號(hào),并利用西門子ET200站處理現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字量信號(hào)的PLC控制系統(tǒng);通過(guò)以太網(wǎng)將PDA過(guò)程控制采集系統(tǒng)、二級(jí)模型計(jì)算機(jī)、工程師站進(jìn)行連接;通過(guò)DP/DP網(wǎng)與其它PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行連接。結(jié)構(gòu)如圖2所示。
3 矯直機(jī)控制功能
VME控制器共有14個(gè)插槽,可以共用多個(gè)CPU,此矯直機(jī)共使用了4個(gè)CPU對(duì)功能進(jìn)行分開控制,第一插槽為主CPU,第二插槽為硬盤和光盤,后面分別是3個(gè)從CPU和信號(hào)處理模塊、PDA模塊和通訊模塊等。
為了便于程序的編譯和控制,系統(tǒng)把主要的控制功能分為下面幾個(gè)部分:通用功能控制(GFC);順序功能控制(GSF);矯直輥縫控制(LGC);矯直入口輥控制(LRY); 矯直出口輥控制(LRX);彎曲控制(B4×2); 矯直模型調(diào)節(jié)控制(LAM); 矯直機(jī)外部控制(LEC)等。
輥縫控制:矯直機(jī)輥縫調(diào)節(jié)是一套伺服液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng),共有九輥,上四下五,分別安裝在上輥盒里和下輥盒里。上輥盒通過(guò)液壓缸可以進(jìn)行垂直調(diào)整,下輥盒里入出口輥可以進(jìn)行軸向調(diào)整。上輥盒通過(guò)布置在輥盒上方的平衡缸、HGC缸和彎輥缸來(lái)驅(qū)動(dòng),每個(gè)液壓缸的桿腔裝有壓力傳感器,活塞側(cè)裝有線性位移傳感器,用來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)工況,參與系統(tǒng)控制與調(diào)整。用于測(cè)量位置和壓力的檢測(cè)元件通過(guò)硬線直接連接進(jìn)入GE的VMIVME-7807CPU的擴(kuò)展模板MA-VMIVME-3122和VIPC616模板上。
HGC缸、彎輥缸和入出口缸調(diào)整的控制都是在GE的VME框架系統(tǒng)中完成,每一套調(diào)整液壓缸均由一個(gè)伺服閥和一個(gè)電磁閥控制。矯直輥采用位置調(diào)節(jié)模式,伺服閥的輸出根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)位置和設(shè)定參考位置采用PID參數(shù)控制,大大提高了輥縫調(diào)節(jié)的精度。
矯直機(jī)的輥縫調(diào)節(jié)是通過(guò)控制伺服閥的開度,而伺服閥的開度輸出是由PID,主要是P(比例)和I(積分)控制的(如圖3)?,F(xiàn)場(chǎng)線性位移傳感器的檢測(cè)值傳輸?shù)匠绦蛑?,與設(shè)定值進(jìn)行比較,在通過(guò)PID參數(shù)的調(diào)節(jié)計(jì)算出伺服閥的開口度。VME框架的模擬量輸出模板輸出電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為現(xiàn)場(chǎng)需要的電流信號(hào)來(lái)控制伺服閥的開口度,調(diào)節(jié)矯直機(jī)輥縫的位置。
伺服閥的輸出是通過(guò)位置循環(huán)閉環(huán)控制,在矯直機(jī)HGC缸、彎輥缸和入出口缸內(nèi)安裝有線性位移傳感器和壓力傳感器,在位置循環(huán)閉環(huán)控制中矯直機(jī)輥縫位置是由線性位移傳感器來(lái)測(cè)量的。
矯直機(jī)的輥縫調(diào)節(jié)是通過(guò)伺服閥的開度來(lái)控制,開度的大小是由P參數(shù)和I參數(shù)之和來(lái)決定。
4結(jié)束語(yǔ)
由于采用了GE公司的64位高速VME控制技術(shù),所以包鋼寬厚板矯直機(jī)的控制能力大大提高,比傳統(tǒng)矯直機(jī)的控制更加精確,而且響應(yīng)更快。矯直機(jī)除了輥縫控制外,還可以傳動(dòng)側(cè)和操作側(cè)方向擺動(dòng),入口側(cè)和出口側(cè)傾動(dòng),可以很好地消除邊浪;由于彎輥缸的使用,可以補(bǔ)償矯直過(guò)程中矯直輥的偏差,從而能達(dá)到理想的矯直效果。
參考文獻(xiàn)
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作者簡(jiǎn)介:郭軍(1980,9-),男, 漢族,內(nèi)蒙古包頭市人,本科學(xué)歷,信息系統(tǒng)項(xiàng)目管理師(高級(jí)),內(nèi)蒙古包鋼集團(tuán)薄板廠主辦、工業(yè)自動(dòng)化。