熱卷箱開卷臂位置軟檢測控制模型的開發

楊曉俊

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司熱連軋廠， 山西　太原　030003）

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熱卷箱開卷臂位置軟檢測控制模型的開發

楊曉俊

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司熱連軋廠， 山西太原030003）

對熱卷箱開卷臂位置軟檢測控制模型的開發目的及開發方案進行詳細介紹。模型的成功開發，可提高開卷的成功率，大幅降低設備故障時間及位置傳感器備件費用，為精確、快速地開卷控制奠定良好基礎。

熱卷箱開卷臂位置軟檢測控制

太鋼2 250 mm熱連軋生產線自動化系統采用日本TMEIC公司的V3000系列工業控制系統。機械設備從德國西馬克—德馬格公司（SMSD）引進，電氣設備、控制系統及控制模型從日本TMEIC公司引進，主體設備由4臺加熱爐、1臺立輥軋機、1臺粗軋機、1臺熱卷箱、7臺精軋機、3臺卷取機組成。2250 mm熱連軋生產流程見圖1。

圖1　2 250 mm熱連軋生產流程

1　模型開發目的

熱卷箱的工作分為直通、卷取、模軋三種方式。熱軋不銹鋼使用熱卷箱的優點如下：保溫，在軋制過程中將中間坯卷成卷可有效降低帶鋼的散熱、輻射，減小帶鋼頭尾溫差、促進帶鋼邊部降溫，溫降減小后可減輕軋機負荷，有利于多品種、多規格的生產；均溫，由于中間坯卷成卷，使相鄰的中間坯之間發生熱傳遞、熱輻射，可有效保證帶鋼溫度的均勻性、減少加熱爐在燒鋼過程中產生的“黑印”等缺陷；破鱗，由于在卷取和開卷過程中中間坯發生的機械彎曲變形，使帶鋼表面有害的脆硬發生二次氧化造成鐵皮碎裂，同時由于帶鋼的高速卷取，使氧化鐵皮大部分被拋離帶鋼，其余少量附著在帶鋼表面的鐵鱗可依靠精軋除鱗箱進行除鱗。為實現2250mm熱連軋線多品種、多規格、高品質、低成本的高效生產，改善帶鋼表面質量（如碳鋼黑灰、不銹鋼表面粗糙），進一步拓寬2 250 mm產品的品種與規格，在軋制中間對坯厚度小于42 mm規格的不銹鋼采用熱卷箱卷取方式（如300系、400系等系列熱軋不銹鋼卷），以確保熱卷箱區域設備的穩定運行。

由于熱卷箱區域屬高溫潮濕環境，易導致各類檢測器件損壞，進而影響正常生產。為確保熱卷箱區域檢測器件的正常工作，采取“一加一減”的措施。在具備安裝條件的情況下全部增加備用傳感器，將電纜連接至TMEIC控制系統，重新定義變量、調試程序，達到同時監控在線與備用傳感器的功能和實時切換的功能。

對于無法增加備用傳感器的開卷臂液壓缸的措施。由于開卷過程中其始終緊貼在鋼卷表面上，設備與鋼卷零接觸，開卷后啟用冷卻水，冷熱交替，且開卷臂一直處于高溫潮濕的惡劣環境，設備動作范圍大，相關設備交叉，所屬電纜環境惡劣，極易造成設備損壞；開卷臂傳感器安裝位置高約5 m，更換難度極大且危險性高。因此開發出熱卷箱開卷臂位置軟檢測控制模型來代替實際的位置傳感器控制。

2　模型開發方案

熱卷箱開卷臂位置軟檢測控制模型的方案設計采用連續的生產過程邏輯運行信號模擬。模擬在生產過程中的實際位置值、虛擬開卷過程中的實時運行狀況以及在閉環控制下設備的自動運行狀況。

為實現精確的位置控制，采取對比液壓伺服閥的電流給定與閥芯反饋的方案。如果二者相差小于5%，表示液壓設備動作正常；如果二者相差大于5%，取平均值用于計算，并在操作畫面中提示。

對伺服閥的電流給定或平均值進行比例積分的計算。針對設備具體動作工況優化不同的比例和積分參數表，對APC動作的觸發條件及位置設定參數；根據開卷臂伺服閥的給定值進行PI調節器的控制，確定時間常數，并增加開卷速度上下限幅值控制、操作方式選擇控制、零位與最大位的自動標定功能等程序。

在控制原理上分析沒有位置傳感器時程序模擬的可行性。離線閉環測試檢查軟件的適應性，確定開卷臂的運行軌跡，優化傳感器變量和位置參數，針對控制回路及順序進行預調，在正常開卷過程中確定設計和實施的可靠性。

在區分不同位置、壓力的基礎上，對開卷過程中開卷臂（TUCK ARM）投壓力控制，增加折線補償參數表，以實現拆除位置傳感器后開卷臂位置的軟檢測控制功能。開發此控制模型后，能夠同步顯示實際位置與正常開卷功能，且效果理想，可大幅降低其引發的故障時間及備件費用。

熱卷箱開卷臂位置軟檢測控制模型控制取代了實際的位置傳感器控制，對比控制模型投入前后開卷臂的位置曲線發現，位置趨勢基本一致，與現場實際設備動作相符，能夠確保正常開卷，可大幅降低故障時間及位置傳感器備件費用，基本避免由于開卷故障產生的廢鋼。

3　結語

熱卷箱開卷臂位置軟檢測控制模型的開發，極大地提高了生產效率，實現了全系不銹鋼熱卷箱的穩定控制，有力地促進了品種開發結構，為實現2 250 mm熱連軋線多品種、多規格、高品質、低成本的高效生產，改善帶鋼表面質量，進一步拓寬2 250 mm產品的品種與規格，做出了積極貢獻。

（編輯：賀焱）

[1]周傳典.高爐煉鐵生產技術手冊[M].北京：冶金工業出版，2002.

[2]王筱留.高爐生產知識問答[M].北京：冶金工業出版，2004.

The Development of Open Arm Position Soft Detection Control Model of Coil Box

YANG Xiaojun
（Hot Strip Mill，Taiyuan Iron and Steel（Group）Co.，Ltd.，Taiyuan Shanxi 030003）

The development purpose and development scheme of open arm position soft detection control model of coil box are introduced in detail.The successful development of the model improves the success rate of unwinding,and greatly reduces the equipment failure time and the cost of spare parts of position sensor,which lays a good foundation for accurate and rapid uncoiling control.

coil box,uncoiling arm position,soft detection and control software

TG333

A

1672-1152（2016）02-0097-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.02.37

2016-01-08

楊曉俊（1971—），男，現從事PLC專業技術開發工作，工程師。