爐卷軋線軋輥磨床數控系統改造

楊瀟 安陽鋼鐵集團股份有限公司，河南安陽 455004

爐卷軋線軋輥磨床數控系統改造

楊瀟 安陽鋼鐵集團股份有限公司，河南安陽 455004

軋輥數控磨床是爐卷軋機生產線的關鍵設備，在使用過程中出現了一些影響生產的問題，通過對不穩定因素進行分析研究，提出并實施了一系列改造方案，通過技術改造，解決了長期以來嚴重影響生產的幾個問題。

爐卷軋線；軋輥數控磨床；技術改造

Steckel rolling line; CNC roll grinder; transformation

前言

爐卷軋線工程是安鋼“三步走”發展戰略的龍頭工程，這條生產線是一條全自動化國際一流的現代化生產線，由TM-GE提供全線所有的傳動控制裝置、一級及二級控制系統和數學模型，設計年產材110萬噸。與其配套的軋輥數控磨床就是專門為其磨制支撐輥和工作輥，磨削質量和精度直接影響板材質量，是我廠的一級重要設備之一，在使用過程中遇到了一些比較棘手的問題，為此對數控系統進行改造。

1 概況

1.1 數控磨床概況

WSIII CPI 120.211 ×9000數控軋輥磨床是由德國WALDRICH SIEGEN 機床公司制造，其數控系統是由西門子公司與IBSO公司聯合開發研制的計算機全數字控制系統，整個加工過程由CNC系統精確自動控制，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。

獨立的工件和刀架床，有利于保持機床精度的穩定；所有軸例如偏心輥型磨削系統（U軸）、磨削刀架的橫向運動（X）軸、沿著工件的縱向移動（Z軸）和測量梁（X1軸）均由CNC獨立傳動和控制，這些軸均為直接傳動，因此可以減少機械干擾，機頭架采用了三角皮帶傳動，即使在高速下也能夠做到無振動傳動，縱向和橫向槽以及磨削主軸均為靜壓潤滑，能長期保持高精度運行，且有斷電時磨輪自動回退功能，有效保護了機床和工件。

1.2 控制系統簡介

軋輥磨床的數控系統是基于西門子的一套工業固化PC系統，該系統配備有高端性能的奔騰處理器，CNC系統配備了雙顯示器和雙硬盤驅動器，操作和編程可以同時進行，雙硬盤互為備用，為了便于維護，磨床帶有遠程診斷功能，外方可以通過此系統提供專業服務，迅速排除疑難故障。邏輯控制系統采用了西門子S7-400,驅動裝置采用高性能的西門子SIMODRIVE 611U 變頻器。

1.3 改造前存在的主要問題

（1）CNC系統頻繁死機，每次重啟系統后都要重新找基準點，給軋輥磨削帶來嚴重影響；（2）由于現場環境影響，導致現場操作站的鍵盤和鼠標不靈敏，直至放大板損壞；（3）磨床液壓潤滑系統自帶的空調遠遠不能滿足需要，季節性的出現油溫過高和過低現象，致使不能正常磨削。

2 問題的分析及改造

2.1 ILC2000主機系統改造

針對磨床CNC系統頻繁出現死機現象，我們認真檢查主板，發現有的電容有鼓肚現象，我們更換電容后徹底解決了死機問題，主板修復之后，由于主控系統長期不間斷的運行了五年多，為了避免CNC系統損壞，導致更大的維修費用和對生產造成嚴重影響，于是我們開始籌備數控系統備用機的配置。

作為數控磨床的核心部分，該系統以控制精度高，磨削速度快,故障率低而著稱，國外公司為了保護公司的知識產權，他們在ILC2000的基礎上設計了自家公司獨有的接口模板和處理模板，包括電源系統也用了自己開發的產品，在市面上無法購得同類型的產品。如果從該公司訂購備件，價格十分昂貴，通過對照系統仔細分析，我們設計了最優化的改造方案。

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內部應用軟件和WindowsXP系統的兼容問題。對于已經安裝的應用系統，如果更換主板后出現系統報錯，則現場無法正常使用。我們經過市場調查確認同型號的主板已經停止生產，和二手市場多方聯系后都表示很難買到那批出口歐洲的磐英主板。擺在面前的只有兩條路可走，一個是千方百計的維修該舊主板，二是試驗新型的能夠兼容原應用程序的主板。

我們一直擔心萬一主板損壞嚴重或者發生不可修復的故障該如何解決？通過請教國內使用過該型號機床其他鋼廠并進行了數十個型號主板的試驗，終于找到了一款可以替代的主板，再加上隨機的接口模板備件，我們開始著手組裝ILC2000系統的備用機器，這就相當于給機床做了一個換腦手術,克服了外方公司對絕密技術的壟斷。

圖1 ILC-2000電源原理圖）

2.1.2 主機電源問題的解決：

原來在用ILC2000的主機電源由臺灣生產，此款電源是德國瓦德里希公司添加了自己的技術專門定制的，我們在市場上找了多款電源都無法直接使用，于是我們就對原電源進行測試分析，按照分析結果設計了一款能滿足要求的電路圖（電路圖如圖1），通過努力終于解決了電源問題。

2.2 工控機外設設設備改造

由于現場環境影響加之元件老化，現場信號放大電路板損壞，導致操作臺上鍵盤和鼠標都無法使用，當時又無備件，嚴重影響生產。由于國外磨床廠家揉進了自己的控制元件及技術，本來更換鍵盤鼠標這樣簡單的問題變得非常復雜，常規的器件根本無法使用，進口新備件需要60萬元左右，而且周期很長，為了解決當務之急，我們就嘗試用有線的KVM CE-250 擴展器，結果完全滿足了操作要求，此項改造國內磨床獨一無二，處于領先水平。

2.3、油溫控制系統改造

磨床在夏天和冬天不能正常磨削的主要原因就是油溫過高和過低，潤滑站系統自身所帶的油溫控制裝置遠遠不能滿足要求，夏天高溫天氣砂輪軸頻繁報警，只能停用讓其降溫，直到不報警即可使用；冬天時油溫過低，油的黏度增大，使得油壓檢測報警，所以在冬天磨床要提前空載運行2個多小時直至油溫升到正常值才可磨削，嚴重影響生產節奏。經查閱資料，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，其內置油泵將油箱中的油液送入冷卻恒溫裝置進行冷卻或加熱，冷卻或加熱的油液送回油箱，不斷循環，最后油箱中的油達到設定溫度。經試用，效果良好，徹底解決了以前的問題。

3、主要技術經濟指標及使用效果

第一、對于ILC-2000系統主機主板的選型改造、電源的自行設計改造及主板與應用系統的兼容問題的處理，解決了該系統硬件過老而存在的備件短缺的問題，克服了外方公司對絕密技術的壟斷，節省了外方技術人員高昂的現場服務費用及備件費用約200多萬元。通過這次攻關和改造徹底解決了長期以來磨床頻繁死機現象，同時解決了數控系統備機問題，是一次大膽的嘗試，極具經濟價值和應用及推廣價值。

第二、對于現場操作站鼠標鍵盤的改造，節約了備件費用至少在60萬以上，也使備件國產化，是國內獨一無二的改造。

第三、對磨床油溫控制裝置的改造，徹底解決了原來由于油溫不正常而導致的不能正常磨削，該改造對于對油溫要求較高的設備具有較高的應用及推廣價值。

4 結論

對于軋輥磨床數控系統所進行的項目改造，圓滿地解決了該設備現存的各種問題，極大地提高了該設備的工作效率，填補了我廠改造進口磨床控制系統的空白。同時減輕了操作及維護人員的工作量，更好地保證了設備磨削的精度、質量等指標，又大大減少了設備停機對生產所造成的嚴重影響，極具應用及推廣價值。

[1]袁鋒,魏娟.數控機床.北京:北京師范大學出版社.2006

[2]朱曉春.數控技術.北京:機械工業出版社.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，畢業于北京科技大學。