裝鋼機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

郭建軍 張?jiān)倥d 河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼股份公司自動(dòng)化公司 063000

裝鋼機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

郭建軍 張?jiān)倥d 河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼股份公司自動(dòng)化公司 063000

本文介紹了河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼熱軋1700mm生產(chǎn)線中加熱爐裝鋼機(jī)系統(tǒng)的設(shè)備構(gòu)成，控制方式，運(yùn)行順序，參數(shù)計(jì)算等。整套控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，抗干擾性好，便于調(diào)試。

裝鋼機(jī)；自動(dòng)控制；編碼器

河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼股份有限公司熱軋薄板廠新建兩座汽化冷卻雙蓄熱步進(jìn)梁式加熱爐，加熱爐板坯來(lái)源為煉鋼連鑄車間提供的冷熱板坯。裝鋼系統(tǒng)能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)是保證加熱爐裝鋼穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，從而保證出鋼節(jié)奏穩(wěn)定。現(xiàn)就半自動(dòng)裝鋼加以說(shuō)明。

1.系統(tǒng)構(gòu)成及操作方式

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

加熱爐裝鋼控制系統(tǒng)由入爐輥道區(qū)、裝料爐門、步進(jìn)梁機(jī)構(gòu)、裝鋼機(jī)、爐底液壓站設(shè)備等組成。進(jìn)退由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，變頻調(diào)速2個(gè)，控制進(jìn)退位置；進(jìn)退極限開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)2個(gè)，輔助控制電機(jī)的啟、停；超極限開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)2個(gè)，控制裝鋼機(jī)的極限位置；進(jìn)退位置檢測(cè)脈沖編碼器2個(gè)，控制進(jìn)退位置；進(jìn)退聯(lián)動(dòng)控制電磁離合器1個(gè)，控制進(jìn)退聯(lián)動(dòng)、單動(dòng)；升降由液壓系統(tǒng)控制升降；升降極限位置開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)2個(gè)，控制升降到位；升降超極限位置開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)2個(gè)，控制裝鋼機(jī)極限位置；升降聯(lián)動(dòng)控制電磁離合器1個(gè)，控制升降聯(lián)動(dòng)、單動(dòng)。

1.2 操作方式

目前唐鋼1700板坯加熱爐裝鋼機(jī)操作方式可分為：機(jī)旁手動(dòng)操作、集中手動(dòng)操作、集中自動(dòng)操作3種方式。

機(jī)旁手動(dòng)操作方式：當(dāng)機(jī)旁操作箱選擇本地操作時(shí)，操作人員可通過(guò)機(jī)旁操作箱對(duì)1#裝鋼機(jī)和2#裝鋼機(jī)進(jìn)行手動(dòng)的前進(jìn)、后退、上升、下降、停止等動(dòng)作。

集中手動(dòng)操作方式：當(dāng)機(jī)旁操作箱選擇遠(yuǎn)控手動(dòng)操作方式時(shí)，操作人員可通過(guò)裝料操作臺(tái)對(duì)裝鋼機(jī)和裝料爐門進(jìn)行集中的手動(dòng)前進(jìn)、后退、上升、下降、停止動(dòng)作。

集中自動(dòng)操作方式：當(dāng)爐內(nèi)爐內(nèi)固定梁有空位切爐前輥道有鋼坯時(shí)，待爐門開(kāi)到位后，裝鋼機(jī)開(kāi)始前進(jìn)動(dòng)作，先后執(zhí)行前進(jìn)（推正）、后退、上升、前進(jìn)、下降、后退到極限位完成出鋼動(dòng)作。

2. 操作及工藝過(guò)程

裝鋼機(jī)投入半自動(dòng)時(shí)，操作及工作過(guò)程為：在獲得入爐允許信號(hào)后并且加熱爐內(nèi)有裝鋼空位，1#、2#裝料機(jī)根據(jù)裝鋼坯料布置要求，選擇裝鋼模式。當(dāng)按下裝料操作臺(tái)上的【半自動(dòng)】按鈕，裝鋼機(jī)位于后下限位。

裝鋼機(jī)自動(dòng)時(shí)，動(dòng)作過(guò)程為：1#、2#裝料爐門打開(kāi)，爐門上升到上限位后，裝鋼機(jī)行走機(jī)構(gòu)制動(dòng)器得電，松開(kāi)抱閘，裝鋼機(jī)開(kāi)始高速前進(jìn)，到達(dá)推進(jìn)減速位時(shí)由高速減為低速前進(jìn)進(jìn)行板坯推正工作。當(dāng)編碼器發(fā)出到位信號(hào)后，裝鋼機(jī)將根據(jù)板坯寬度進(jìn)行裝鋼機(jī)退回工作，以保證托爪不伸出板坯邊緣。板坯推正后，液壓缸驅(qū)動(dòng)裝鋼機(jī)從輥道上提升板坯。提升到位后裝鋼機(jī)行走制動(dòng)器得電，松開(kāi)抱閘，電機(jī)啟動(dòng)帶動(dòng)裝鋼機(jī)前進(jìn)將板坯送入爐內(nèi)計(jì)算好指定位置（裝鋼行程）。當(dāng)編碼器發(fā)出到位信號(hào)后，液壓缸驅(qū)動(dòng)裝鋼機(jī)下降將板坯放在步進(jìn)梁上。下降到位后，裝鋼機(jī)行走制動(dòng)器得電，松開(kāi)抱閘，電機(jī)啟動(dòng)帶動(dòng)裝鋼機(jī)后退回到裝鋼機(jī)原點(diǎn)。當(dāng)發(fā)出后退到位信號(hào)后，裝料爐門下降到位，完成一個(gè)裝鋼操作。

3. 參數(shù)計(jì)算

圖1 裝鋼示意圖

上升/下降：裝鋼機(jī)托桿以一個(gè)固定速度35mm/s上升/下降到裝鋼機(jī)極限行程，開(kāi)關(guān)發(fā)出到位信號(hào)，停止動(dòng)作。

前進(jìn)：安裝鋼行程前進(jìn)到距前一塊板坯尾端距離D0= 50～150mm處為止（可通過(guò)上位機(jī)設(shè)定）或前進(jìn)到裝鋼機(jī)的最大行程（前進(jìn)極限）。

一般裝鋼是以板坯尾端距步進(jìn)梁最后位置的距離來(lái)表示，其范圍為-200mm（懸出尾端）-最大行程。

設(shè)前一塊板坯尾端距步進(jìn)梁最后位置的距離為Xm，寬度為Bm，當(dāng)前板坯尾端距步進(jìn)梁最后位置的距離為Xm+1，寬度為Bm+1；步進(jìn)梁前進(jìn)了n步，步距為STEP，則有：

X取值應(yīng)在-200mm（懸出尾端）-最大行程之間。

后退：裝鋼機(jī)托桿以快速+低速后退到裝鋼機(jī)后退極限行程開(kāi)關(guān)發(fā)出到位信號(hào)，停止后退，同時(shí)清零進(jìn)退計(jì)數(shù)器。

裝鋼機(jī)升降由液壓驅(qū)動(dòng)，沒(méi)有速度控制（不可調(diào)速）。進(jìn)退由變頻器控制，有編碼器，有速度控制、定位控制。均有時(shí)間要求。

4.總結(jié)

裝鋼機(jī)采用自動(dòng)控制方式時(shí)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的要求較高，須采用高精度的元件檢測(cè)距離；計(jì)算機(jī)將編碼器和磁尺采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)程序計(jì)算得出裝鋼機(jī)推正及其放在固定梁的位置，控制過(guò)程簡(jiǎn)單，定位準(zhǔn)確，減少了由于手動(dòng)時(shí)引起的誤操作，節(jié)省了人力，提高了工作效率，確保了裝鋼動(dòng)作順利完成，保證生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。

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[3] 唐謀鳳.現(xiàn)代帶鋼熱連軋機(jī)的自動(dòng)化[M].北京：冶金工業(yè)出版社.1988

[4] 孫道峰.加熱爐多變量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[M].北京： 清華大學(xué)出版社.1989

Practical Application of Automatic Control System for Loaded Steel Machine

GuoJianjun Zhang Zaixing Hebei Iron and Steel Group Tang Steel Corporation Automation Company

A loaded steel machine system of heating furnace which worked in hot strip plant 1700mm, Tang Steel, HBIS is introduced here. Which is about the theory of equipment constitutes, controlling mode,running order, parameter calculation, and so on.The whole controlling system could be simple, low cost, anti-interference, and convient to debugging.Key words loaded steel machine; automatic control; encoder

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.086

郭建軍，男，1983年出生，河北唐山市人，助理工程師，從事電氣相關(guān)工作。