呂　霞

(山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司自動(dòng)化部, 山東萊蕪 271104)

?

寬厚板自動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)化

呂霞

(山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司自動(dòng)化部, 山東萊蕪 271104)

摘要通過對(duì)寬厚板生產(chǎn)線自動(dòng)化系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，在適應(yīng)當(dāng)前生產(chǎn)模式的基礎(chǔ)上，對(duì)影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的控制邏輯進(jìn)行優(yōu)化。通過采取熱裝熱送時(shí)鋼坯的溫度實(shí)時(shí)上傳功能、開發(fā)裝爐鋼坯防掉落程序、開發(fā)軋機(jī)TDC系統(tǒng)快停控制屏蔽功能、開發(fā)強(qiáng)制非冷控制功能、完善鋼板返紅溫度提取策略等措施，使其適應(yīng)當(dāng)前生產(chǎn)的要求。

關(guān)鍵詞寬厚板，自控系統(tǒng)，優(yōu)化

0引言

任何一條生產(chǎn)線，都以產(chǎn)品質(zhì)量和成本作為基本考核標(biāo)準(zhǔn)。在當(dāng)前鋼材市場(chǎng)進(jìn)入產(chǎn)能過剩、供大于求時(shí)期，鋼廠陷入微利和虧損的險(xiǎn)境。為了能夠進(jìn)一步降低軋制成本，對(duì)寬厚板的質(zhì)量要求逐步提高。從2015年的軋制結(jié)果分析來看，寬厚板控制精度、產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)成本高等方面存在諸多問題。本項(xiàng)目通過有針對(duì)性的深入研究控制系統(tǒng)，提出并實(shí)施合理的優(yōu)化方案，分區(qū)域找到合理的解決辦法，最終提高寬厚板產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本。

1存在的主要問題

1.1加熱爐區(qū)域

1、加熱爐裝爐端SA8處設(shè)計(jì)安裝有測(cè)溫裝置，但一直未投入使用，現(xiàn)在冷坯裝爐加熱爐程序執(zhí)行20℃模型計(jì)算，熱送熱裝時(shí)需手動(dòng)測(cè)溫后逐支錄入L2系統(tǒng)才能按人工測(cè)量溫度計(jì)算鋼溫模型。這種手動(dòng)測(cè)溫錄入的操作降低了裝爐效率，且影響測(cè)溫的準(zhǔn)確性，對(duì)于下線熱坯測(cè)量更是無法實(shí)現(xiàn)溫度逐支精確測(cè)量。采用高溫計(jì)實(shí)測(cè)鋼坯溫度與測(cè)溫槍測(cè)量鋼坯溫度存在偏差，上傳溫度偏低。

2、裝鋼機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行條件無爐前測(cè)寬信號(hào)的連鎖控制，前期因坯料已觸發(fā)激光測(cè)寬信號(hào)，裝鋼機(jī)啟動(dòng)自動(dòng)運(yùn)行時(shí)直接挑起鋼坯裝爐，因?yàn)槲催M(jìn)行推正鋼坯的操作，導(dǎo)致坯料在裝鋼過程中直接落入輥道及爐門夾縫下方。

1.2軋機(jī)TDC系統(tǒng)

原設(shè)計(jì)軋機(jī)控制系統(tǒng)連鎖較多，涉及到軋機(jī)每一個(gè)檢測(cè)元件的故障信號(hào)，一些不必要的、控制等級(jí)低的設(shè)備異常都會(huì)引起軋機(jī)快停，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致軋制異常甚至軋廢。

1.3MULPIC區(qū)域

生產(chǎn)過程中存在一些冷卻強(qiáng)度較小的鋼板，二級(jí)溫度自學(xué)習(xí)進(jìn)程計(jì)算的冷卻控制級(jí)別已經(jīng)非常小，但在自動(dòng)冷卻之后，鋼板的終冷溫度大多數(shù)會(huì)比計(jì)劃要低。原設(shè)計(jì)，在生產(chǎn)過程二級(jí)根據(jù)實(shí)測(cè)冷卻后鋼坯溫度，自主進(jìn)行返紅溫度(既鋼板經(jīng)過快速冷卻和自然冷卻之后的最終溫度)的計(jì)算，但由于實(shí)測(cè)溫度的不確定性，經(jīng)過會(huì)產(chǎn)生一些較為異常的反饋溫度，并導(dǎo)致返紅溫度計(jì)算異常。直接影響二級(jí)自學(xué)習(xí)模型的計(jì)算精度，同時(shí)影響鋼板的質(zhì)量統(tǒng)計(jì)及管理。

2優(yōu)化方案實(shí)施

2.1加熱爐區(qū)域

2.1.1開發(fā)熱裝熱送時(shí)鋼坯的溫度實(shí)時(shí)上傳功能

結(jié)合生產(chǎn)需求自主研究開發(fā)了溫度實(shí)時(shí)上傳功能，將SA8處的測(cè)溫裝置投入使用，并將測(cè)溫?cái)?shù)值導(dǎo)入加熱爐L1、L2系統(tǒng)，參與L2溫度模型計(jì)算。提高加熱爐溫度的均勻性，同時(shí)對(duì)降低加熱爐煤氣消耗也有積極的意義[1]。在加熱爐一級(jí)系統(tǒng)中，使用Step7編程軟件，開發(fā)溫度實(shí)時(shí)上傳功能。在熱裝熱送過程中，熱鋼坯在SA8輥道處核對(duì)定位時(shí)，采集高溫計(jì)實(shí)時(shí)檢測(cè)的鋼坯溫度后，使用定位完成操作信息，同步發(fā)送電文實(shí)時(shí)上傳當(dāng)前鋼坯溫度。

在程序中添加了，測(cè)量溫度過濾功能。通過分析高溫計(jì)測(cè)量歷史趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)值呈現(xiàn)“凸”起的曲線，同時(shí)曲線兩側(cè)的溫度上升、下降階段太長(zhǎng)。溫度過濾功能，采用溫度上限延時(shí)置為的方法，當(dāng)測(cè)量溫度超過設(shè)定溫度時(shí)并能夠保持足夠時(shí)間后，判定當(dāng)前溫度可用。

2.1.2開發(fā)裝爐鋼坯防掉落程序

將爐前激光測(cè)寬的信號(hào)增加至裝鋼機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)時(shí)連鎖條件。即自動(dòng)啟動(dòng)時(shí)如有激光測(cè)寬信號(hào)則自動(dòng)啟動(dòng)無法實(shí)現(xiàn)，程序報(bào)警“坯料已至激光測(cè)寬位置，無法啟動(dòng)”，必須待測(cè)寬信息消失后方可啟動(dòng)自動(dòng)裝鋼程序。

裝鋼機(jī)自動(dòng)裝鋼時(shí)，必須執(zhí)行低位向前推正的動(dòng)作，即裝鋼機(jī)如在后位，程序存在后位信號(hào)時(shí)，自動(dòng)狀態(tài)下裝鋼機(jī)不能直接挑起鋼坯。

增加行程推正保護(hù)，裝鋼機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)時(shí)低位推正行程因大于2 500 mm的坯料極小推正行程，且小于1 360 mm的坯料的極大推正行程。

2.2開發(fā)軋機(jī)TDC系統(tǒng)快停控制屏蔽功能

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)元件按照三個(gè)等級(jí)進(jìn)行分類，按級(jí)別進(jìn)行分層管理[3]。一級(jí)檢測(cè)信號(hào)為每次檢修都必須檢查的信號(hào)，開軋前需要確認(rèn)該檢測(cè)元件工作狀態(tài)。二級(jí)檢測(cè)信號(hào)為每月必須檢查的信號(hào)，開軋前需要畫面確認(rèn)工作狀態(tài)。三級(jí)信號(hào)為不影響軋制信號(hào)，可以暫緩處理。

分類報(bào)警的控制，是將所有的異常信號(hào)按區(qū)域分為4-5個(gè)報(bào)警點(diǎn)，每個(gè)報(bào)警點(diǎn)安裝一個(gè)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。液壓站H4、H5、L4、L6、軋機(jī)本體、除鱗系統(tǒng)各增加一個(gè)?？梢源蟠蟮奶岣咛幚韱栴}的速度。分類后的報(bào)警邏輯，只參與報(bào)警，并不會(huì)使軋機(jī)快停。有效降低故障率。

具體實(shí)施措施：

(1)操作臺(tái)安裝蜂鳴報(bào)警裝置(分液壓系統(tǒng)報(bào)警、潤(rùn)滑系統(tǒng)報(bào)警、其他可能引起停機(jī)或?qū)\(yùn)行有影響信號(hào)報(bào)警等)

(2)以液壓系統(tǒng)為例，排查并減少所有引起停泵的條件。原則為：1)盡量減少停泵條件；2)把可以加到啟動(dòng)條件的信號(hào)加到啟動(dòng)條件里；3)必須在運(yùn)行條件里的信號(hào)，增加判斷條件，例如低低液位停機(jī)增加低液位判斷；4)對(duì)于只有在啟動(dòng)時(shí)才檢測(cè)的信號(hào)，在液壓站啟動(dòng)正常并開始軋鋼后，取消相應(yīng)的運(yùn)行連鎖；5)對(duì)于那些檢測(cè)信號(hào)正常，不得不引起停機(jī)的信號(hào)引進(jìn)IBA歷史趨勢(shì)，以備停機(jī)時(shí)查找故障；6)信號(hào)的連鎖冗余優(yōu)化：例如液壓站低低液位報(bào)警，必須跟低液位同時(shí)參與連鎖，避免誤信號(hào)引起不必要停機(jī)。軋機(jī)快停信號(hào)分級(jí)情況如圖1所示。

2.3MULPIC區(qū)域

2.3.1開發(fā)強(qiáng)制非冷控制功能

從整個(gè)控制工藝來說，即便使用最小的冷卻控制流量也無法改變這一現(xiàn)狀。同時(shí)在采用自然冷卻的控制結(jié)果來看，鋼板的終冷溫度基本能夠達(dá)到設(shè)定要求[2]。因此考慮在最小的改動(dòng)成本下，實(shí)施的措施為：在一級(jí)系統(tǒng)中添加強(qiáng)制非冷控制功能，既在強(qiáng)制非冷模式下，即便二級(jí)下發(fā)冷卻設(shè)定，一級(jí)也不在執(zhí)行，同時(shí)二級(jí)根據(jù)上傳的實(shí)測(cè)溫度自動(dòng)生產(chǎn)冷卻實(shí)績(jī)，便于工藝控制流程的通暢以及自學(xué)習(xí)功能的持續(xù)完善。強(qiáng)制非冷功能控制圖如圖2所示。

圖1　軋機(jī)快停信號(hào)分級(jí)

圖2　強(qiáng)制非冷功能控制圖

2.3.2完善鋼板返紅溫度提取策略

根據(jù)二級(jí)溫度自學(xué)習(xí)的計(jì)算結(jié)果，自主開發(fā)返紅溫度篩選功能。一般情況下，模型計(jì)算返紅溫度比實(shí)測(cè)溫度稍高10℃-15℃左右(這與鋼板鋼種、厚度有一定關(guān)系)，當(dāng)二級(jí)模型根據(jù)反饋實(shí)測(cè)溫度計(jì)算的返紅溫度異常時(shí)，程序自動(dòng)判斷，將實(shí)測(cè)溫度添加10℃并完成溫度上傳功能。

3結(jié)語

通過上述控制功能的投入和應(yīng)用，提高了生產(chǎn)效率，提升了產(chǎn)品質(zhì)量。項(xiàng)目完成后，軋制效率提高了1.5個(gè)百分點(diǎn)，冷卻控制精度提高了0.03%，軋機(jī)故障停機(jī)時(shí)間比之前減少了0.5%，自動(dòng)化軋廢鋼板支數(shù)由7左右至降低2支。多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新技術(shù)的研究開發(fā)與投運(yùn)，用生產(chǎn)線自動(dòng)化程度再次提高，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了設(shè)備工作環(huán)境，提升了自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1]王大海，段方民，王峰．步進(jìn)梁式加熱爐鋼坯定位控制系統(tǒng)[J]．冶金自動(dòng)化，2002(4)：58-60．

[2]丁夢(mèng)怡，侯煒，姜?。嵘齅ULPIC精準(zhǔn)冷卻系統(tǒng)功能的研究與應(yīng)用[J]．自動(dòng)化與信息工程，2011(3)：46-48．

[3]桑森，杜偉，袁小康等．4300寬厚板降低中間廢品項(xiàng)目研究[J]．信息技術(shù)與信息化，2013(3)：86-89．

作者簡(jiǎn)介：呂霞(1982- )，女，工程師，大學(xué)本科，從事冶金自動(dòng)化控制工作。

中圖分類號(hào)：TF333.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-3818(2016)02-0023-04

Optimization of the Automatic Control System in Heavy Plate

LV Xia

(The Automation Department of Shandong Iron and SteelGroup Corporation Laiwu branch, Laiwu 271104, China)

AbstractBased on adapting to the current producing model, the control logic was optimized which affected the production efficiency and product quality, through analyzing the advantages and disadvantages of the automatic system in the heavy plate product line. This system was adapted to the current production requirements by means of taking many measures, such as applying the function of steel billet temperature real time uploading during hot charging, developing anti-dropping program for uploading steel billet, developing the shielding function of the quick stop control of mill TDC system, developing the function of no-cooling force, improving the strategy of the extraction of homogenization temperature of the plate, ect.

Key wordsheavy plate; automatic control system; optimization