基于1500帶鋼卷取運輸自動對中定位優化措施分析

鄒元甲 董建斌

（1.山東鋼鐵萊蕪分公司 設備檢修中心軋鋼部型鋼軋材作業區，山東 萊蕪 271104；2.山鋼集團萊蕪分公司型鋼廠，山東萊蕪 271104）

1 概述

萊鋼1500mm 熱軋帶鋼生產線是萊鋼“十五”技改工程新上的一條生產線，該條生產線全部由國內設計生產制造，其生產工藝為加熱、粗軋、熱卷、精軋、層冷、卷取。卷取區由2臺地下卷取機組成。帶鋼頭部離開精軋機時，卷取機已經處于準備工作狀態。卷取區由入口輥道，側導板，夾送輥，助卷輥，卷筒，卸卷小車，運輸鏈等重要設備組成。帶尾即將離開精軋機F6 時，卷取機進入收卷狀態，軋機和卷取機同時降速，助卷輥合攏，壓住外層帶卷。當帶鋼脫離末機架時，張力輥壓緊，傳動電機處于發電狀態，使帶鋼在張力輥和卷筒之間建立張力，避免帶尾跑偏或鋼卷外層松散。當卷取即將完了時,卸卷車升降臺接觸鋼卷,其卸卷小車托輥與卷筒等速旋轉直至卷取完了,鋼卷帶頭轉到帶卷下方。卷取結束后,卸卷車上托輥制動并且壓住帶鋼尾部,然后卷筒反轉收縮,側導板、夾送輥開啟，擋板關閉，卷取機外支撐打開，卸卷小車將鋼卷取下并送至鋼卷提升車，由此再送至帶回轉臺的回轉小車，該小車將鋼卷水平翻轉90°送到鏈式運輸機上運出帶卷。卷取區的功能是將終軋后經冷卻到卷取溫度的帶鋼卷成鋼卷，并送往打捆機處進行打捆，然后經運輸鏈進行運到鋼坯庫存處。

2 當前運輸區存在的問題

卷取區運輸鏈是由兩個卸卷小車、一個回轉運輸小車、5 個步進梁、一個回轉臺及兩條運輸鏈組成。其工作流程為：成品鋼卷經卸卷小車運輸到回轉運卷小車、旋轉運輸后，經1#步進梁、提升機、2#步進梁依次運送到回轉臺，再經回轉臺旋轉后被后序運輸設備取走。當前運輸區的所有運輸設備全部采用接近開關實現固定行程定位，由于卷取機卷鋼控制誤差以及運輸設備的累積定位誤差造成運送到回轉臺的鋼卷偏離回轉臺中心，而且回轉臺后序設備采用橫向運輸方式，常導致掉鋼事故，一方面造成設備嚴重損壞，另一方面影響軋制節奏，增加了設備維護費用，大大影響了企業效益，因此運輸區域自動對中定位控制改造勢在必行。

3 鋼坯自動運輸改進方案分析

3.1 運輸位置閉環原理方案分析

（1）位置閉環原理

位置閉環原理是指當受控客體受干擾的影響，其實現狀態與期望狀態出現偏差時，控制主體將根據這種偏差發出新的指令，以糾正偏差，抵消干擾的作用。閉環系統中采用位移傳感器（通常為電位計型），定時探測目標位置和實際位置偏差。比例閥流出的油料通過調節，可補償出現的位置偏差。在閉環控制中，由于控制主體能根據反饋信息發現和糾正受控客體運行的偏差，所以有較強的抗干擾能力，能進行有效的控制，從而保證預定目標的實現。

這種位置自動控制系統，包括功率放大和反饋，使輸出變量的值響應輸入變量的值。數控裝置發出指令脈沖后，當指令值送到位置比較電路時，此時若工作臺沒有移動，即沒有位置反饋信號時，指令值使伺服驅動電動機轉動，經過齒輪、滾珠絲杠螺母副等傳動元件帶動機床工作臺移動。裝在機床工作臺上的位置測量元件，測出工作臺的實際位移量后，后反饋到數控裝置的比較器中與指令信號進行比較，并用比較后的差值進行控制。若兩者存在差值，經放大器后放大，再控制伺服驅動電動機轉動，直至差值為零時，工作臺才停止移動。這種系統稱為閉環伺服系統

（2）實際位置分析

卷取運輸由于運輸自動控制精度要求較低，造成鋼卷偏離回轉臺位置的因素較多，如卸卷小車停止位檢測偏差，打捆機打捆時造成的機械振動，運卷小車運卷的位置鋼坯定位等等，存在著諸多不確定因素，通過調整簡單的檢測裝置達不到鋼坯跑偏的原因。經現場觀察研究決定，利用鋼卷中心實際位置和回轉臺中心位置做一個位置閉環調節，可實現精準的鋼坯定位系統，解決了運輸區域鋼坯跑偏的問題，從而解決了掉鋼事故。并作為反饋、把回轉臺中心位置作為目標給定，形成位置閉環控制，可以精確的實現鋼卷自動對中定位，也就解決了鋼偏問題。位置閉環控制基本原理流程圖如圖1所示：

圖1 閉環定位原理流程圖

3.2 實現控制方案分析

經改造后的閉環控制主要由以下幾個方面：參考位置，位置給定，位置測量。

（1）參考位置。參考位置是閉環控制系統中所有位置量的參考點。在2#步進梁上部安裝一個與步進梁垂直的激光檢測器作為此系統位置量的參考點。

（2）位置給定。鋼卷定位的位置給定就是鋼卷定位的目標位置（回轉臺中心），測出回轉臺中心距激光檢測器（參考位置）的實際距離，作為閉環定位控制系統的固定目標給定值。

（3）位置測量。位置測量是閉環控制系統的重要環節，是決定控制精度的關鍵環節，所以準確測量、計算鋼卷實際位置是此系統的核心。通過在2#步進梁上安裝激光測距儀實現步進梁位置實施測量，結合激光檢測器信號實現鋼卷位置實施計算。

（4）控制方案。系統將位置給定與位置實際值比較，經位置調節器、比例限幅處理后得出比例閥的給定值，驅動步進梁動作，實現閉環控制。

4 結束語

通過系統改造，并在后續完善的基礎上，利用調節器及限幅器，并根據實際運行要求加以調整完全達到設備最佳運行狀態、滿足控制要求，達到運卷的控制精度。