羅 卿， 袁 浪

（方大特鋼科技股份有限公司， 江西 南昌 330012）

生產(chǎn)實(shí)踐·應(yīng)用技術(shù)

棒材線2號(hào)飛剪切頭剪切程序設(shè)計(jì)

羅 卿， 袁 浪

（方大特鋼科技股份有限公司， 江西 南昌 330012）

鑒于軋鋼廠棒材線的2號(hào)飛剪的切頭經(jīng)常不穩(wěn)定的問(wèn)題，圍繞2號(hào)飛剪的工作原理，針對(duì)剪切數(shù)據(jù)處理與程序進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，并根據(jù)設(shè)計(jì)的思路編寫(xiě)了一系列程序。結(jié)果表明：飛剪切頭的長(zhǎng)度都能夠保證控制在150mm長(zhǎng)度范圍內(nèi)，保證了飛剪切頭的精度，避免了飛剪切頭過(guò)長(zhǎng)和切不到的情況，提高了定尺率及成材率，有效保證了生產(chǎn)的正常運(yùn)行。

連軋 活套調(diào)節(jié)量 成材率 定尺率 PLC

棒線材采用活套速度級(jí)聯(lián)軋制，成品軋機(jī)的速度設(shè)定，根據(jù)機(jī)架間的速比關(guān)系可設(shè)定上游機(jī)架的速度。在軋制過(guò)程中，各機(jī)架按照設(shè)置的速度進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，活套則對(duì)各機(jī)架之間的張力進(jìn)行控制，保證過(guò)鋼過(guò)程中對(duì)孔型的充滿，滿足工藝的各項(xiàng)要求[1]。

2號(hào)飛剪切頭是為了保證連軋過(guò)程中避免開(kāi)花頭對(duì)連軋的影響，如果切頭過(guò)長(zhǎng)或者過(guò)短，除了會(huì)影響定尺率外，還有可能影響成材率。因此2號(hào)飛剪切頭的穩(wěn)定性對(duì)棒材的正常生產(chǎn)與指標(biāo)影響較大，2號(hào)飛剪切頭經(jīng)常忽長(zhǎng)忽短，很難滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需求[2]。

1 2號(hào)飛剪的工作原理

2號(hào)飛剪的工作原理是采用10號(hào)軋機(jī)的設(shè)置速度，乘以2號(hào)飛剪設(shè)置的超前系數(shù)，就得到了2號(hào)飛剪的剪切速度，公式如下：

V1=K1×V10. （1）式（1）中：K1表示2號(hào)飛剪切頭的超前系數(shù)，V10表示10號(hào)軋機(jī)的設(shè)置速度，V1表示2號(hào)飛剪切頭的剪切速度[3]。

由公式（1）可知，由于設(shè)置速度和超前系數(shù)恒定，因此2號(hào)飛剪的剪切速度也是恒定的，但是在正常生產(chǎn)過(guò)程中，在2號(hào)飛剪切頭時(shí)，活套還未落套，活套的調(diào)節(jié)量還在對(duì)上游機(jī)架的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，導(dǎo)致10號(hào)軋機(jī)的實(shí)際速度與設(shè)置速度偏差較大，造成2號(hào)飛剪的切頭不穩(wěn)定。

棒材線2號(hào)飛剪切頭不穩(wěn)定的原因是活套對(duì)上游機(jī)架速度的調(diào)節(jié)量造成10號(hào)軋機(jī)的速度變化較大，解決的辦法為使10號(hào)軋機(jī)的實(shí)際速度不要有太大的波動(dòng)，即在2號(hào)飛剪要切頭的時(shí)候，斷開(kāi)中軋與精軋的速度級(jí)聯(lián)，不讓活套的調(diào)節(jié)量對(duì)上游機(jī)架產(chǎn)生影響[4]。

2 2號(hào)飛剪剪切數(shù)據(jù)處理與程序設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)據(jù)檢測(cè)與處理

為了消除干擾而獲得真實(shí)的數(shù)據(jù)測(cè)量，PLC程序設(shè)計(jì)采用了信號(hào)濾波功能，包括輸入信號(hào)的采樣、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析處理、濾波、信號(hào)輸出等環(huán)節(jié)，控制框圖如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)處理控制圖

2.1.1 采樣、存儲(chǔ)環(huán)節(jié)

PLC接受現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS_DP傳送的熱檢信號(hào)數(shù)據(jù)，首先進(jìn)行可控周期、可控?cái)?shù)量的采樣，采樣值采取FIFO算法，高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送速率可保證在任何時(shí)段內(nèi)采集的數(shù)據(jù)都是最新的[5]。

2.1.2 數(shù)據(jù)處理排序環(huán)節(jié)

按照順序控制的原理以及工藝的流程來(lái)執(zhí)行數(shù)據(jù)處理。

2.1.3 數(shù)據(jù)處理執(zhí)行環(huán)節(jié)

程序條件都符合完成后，PLC輸出能使信號(hào)給傳動(dòng)裝置。

2.2 程序設(shè)計(jì)

西門(mén)子S7-400系列PLC具有較高的數(shù)值運(yùn)算能力，可以滿足軋制速度較慢的粗中軋的數(shù)值計(jì)算需要，數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)采用STL語(yǔ)言編輯[4-5]。按照前述的順序控制的模型進(jìn)行程序編寫(xiě)。飛剪剪切長(zhǎng)度的計(jì)算要考慮到幾個(gè)因素。

2.2.1 原來(lái)的控制程序

2號(hào)飛剪原來(lái)的程序設(shè)計(jì)為主操工設(shè)置好切頭延時(shí)時(shí)間T3，切頭熱檢檢測(cè)到軋件信號(hào)，飛剪延時(shí)T3動(dòng)作，由于飛剪的剪切速度是設(shè)定恒定不變的，T3設(shè)置好了以后若修改才會(huì)變化，但是10號(hào)電機(jī)的速度是隨著活套的調(diào)節(jié)動(dòng)作或者成品速度升速、降速隨時(shí)在變化，使得軋件走到飛剪的剪刃位置所用的時(shí)間T2是變化的，因此造成飛剪切頭的長(zhǎng)短不一。

2.2.2 重新設(shè)計(jì)的控制程序

1）切頭的長(zhǎng)度無(wú)法控制是由于10號(hào)電機(jī)的速度在變化，因此斷開(kāi)級(jí)聯(lián)控制可以減少10號(hào)電機(jī)受到上游活套速度調(diào)節(jié)量的影響，保證了軋件從10號(hào)電機(jī)出口到飛剪剪刃位置的速度穩(wěn)定。

2）若10號(hào)電機(jī)的速度穩(wěn)定，軋件從10號(hào)電機(jī)出口的位置走到飛剪剪刃閉合的位置距離恒定不變，那么軋件從10號(hào)電機(jī)的出口走到飛剪的剪刃閉合位置的時(shí)間也可以保證不變，則這個(gè)時(shí)間為T(mén)2：

式（2）中：L1為10號(hào)電機(jī)出口到2號(hào)飛剪剪刃閉合位置的距離，V10為10號(hào)電機(jī)斷開(kāi)級(jí)聯(lián)時(shí)的實(shí)際速度。

3）2號(hào)飛剪從零位到剪切位動(dòng)作的時(shí)間為T(mén)10，為了保證剪切的精度，2號(hào)飛剪從零位啟動(dòng)到剪切位動(dòng)作的時(shí)間需要通過(guò)拍一個(gè)波形來(lái)計(jì)算出T10的數(shù)值，波形圖如圖2所示。

圖2 Drivemonitor拍的2號(hào)飛剪的動(dòng)作時(shí)間波形圖

從圖2可以看出，由于飛剪的速度在減速時(shí)剪刃已經(jīng)閉合，可通過(guò)飛剪的零速度和最大速度以及時(shí)間坐標(biāo)可以得出T10。

4）主操工原有的操作即在Wincc畫(huà)面上設(shè)置切頭時(shí)間T3為飛剪切頭熱檢檢測(cè)到信號(hào)后延時(shí)動(dòng)作的時(shí)間，而新程序的思路為軋件在10號(hào)電機(jī)斷開(kāi)級(jí)聯(lián)后，以恒定的速度走到飛剪剪刃閉合位置所用的時(shí)間T2，減去飛剪從零位到剪刃閉合的位置所花的時(shí)間及飛剪的動(dòng)作時(shí)間T10，再加上主操工需要設(shè)置的長(zhǎng)度所需要的時(shí)間T3。

因此用T4代替Wincc畫(huà)面上飛剪的切頭時(shí)間的延時(shí)，T2會(huì)隨著速度的變化而變化，因此能夠有效保證切頭的穩(wěn)定性。

2.2.3 控制程序流程（如圖3所示）

圖3 控制程序流程圖

3 程序編寫(xiě)

根據(jù)設(shè)計(jì)的思路做以下的程序編寫(xiě)：

程序5（見(jiàn)圖4），MD1826為10號(hào)電機(jī)斷開(kāi)級(jí)聯(lián)后的實(shí)際速度V10，MD3800為10號(hào)電機(jī)的出口與2號(hào)飛剪剪刃閉合位置之間的距離，距離除以速度得出來(lái)的時(shí)間發(fā)送到MD9380。

圖4 程序5

程序6（見(jiàn)下頁(yè)圖5），7150000為10號(hào)電機(jī)出口到2號(hào)飛剪剪刃閉合的距離，發(fā)送到MD3800。

圖5 程序6

程序7（見(jiàn)圖6），計(jì)算出來(lái)的時(shí)間MD9380減去飛剪動(dòng)作的時(shí)間，發(fā)送到MD9394。

圖6 程序7

程序8（見(jiàn)圖7），MW7186為Wincc畫(huà)面上設(shè)置的飛剪的切頭時(shí)間，進(jìn)行規(guī)格化后與自動(dòng)計(jì)算出來(lái)的時(shí)間相加。

程序9（見(jiàn)圖8），得出的時(shí)間進(jìn)行規(guī)格化，然后替換飛剪程序中的動(dòng)作時(shí)間。

從投入使用的效果來(lái)看，飛剪切頭的長(zhǎng)度都能夠保證控制在150mm長(zhǎng)度范圍內(nèi)，保證了飛剪切頭的精度，避免了飛剪切頭過(guò)長(zhǎng)和切不到的情況，提高了定尺率及成材率，有效保證了生產(chǎn)的正常運(yùn)行。

圖7 程序8

圖8 程序9

[1] 房世興，肖治維，徐玉好，等.高速線材軋機(jī)裝備技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1996.

[2] 丁修堃.軋制過(guò)程自動(dòng)化[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2009.

[3] 鄭申白，曾慶亮，李子林.軋制過(guò)程自動(dòng)化[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005.

[4] 張春.西門(mén)子STEP 7編程語(yǔ)言與使用技巧[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[5] 劉華波，張赟寧.基于SIMATICS7的高級(jí)編程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.

Shearing Programm ing of No.2 Flying Shear Head Bar Line

Luo Qing,Yuan Lang
（Fangda Special Steel Technology Co.,Ltd.,Nanchang Jiangxi 330012）

In view of the instability of No.2 flying shear in bar line of rollingmill line,on the basis of the working principle of No.2 flying shear,this paper redesigns data processing and program for flying shear,and compiles a series of procedures according to the design ideas.The results show that the head length of flying shear at the range of 150 mm can ensure the accuracy of the flying shear head,avoiding the long length of flying shear head,improving the sizing rate and yield,and effectively ensuring the normaloperation of production.

continuous rolling;looper adjustment;percentage of finished products;fixed rate;PLC

TG334.19

A

1672-1152（2017）05-0073-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.05.28

2017-08-20

羅卿（1980—），男，本科，畢業(yè)于南方冶金學(xué)院，工程師，從事電氣自動(dòng)化技術(shù)工作。

（編輯：王瑾）