液壓矯直機PLC控制系統(tǒng)分析

李洋 孫維陽

北方重工集團有限公司 遼寧沈陽 110141

在鋼鐵產(chǎn)能過剩的情況下，鋼鐵市場上的競爭將變得更加激烈，產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率也將變得越來越苛刻。熱軋帶鋼廠相繼增加了橫切線，熱處理線和矯直線，以進一步加工熱軋鋼。液壓矯直器通常安裝在橫截面線和熱處理線上，不僅可以矯直鋼板，還可以通過熱軋，冷卻和熱處理消除鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)部應力，并有效提高鋼板的質(zhì)量。

1 液壓矯直機的控制系統(tǒng)組成

電動液壓位置伺服系統(tǒng)的液壓部分是閥控制系統(tǒng)（油門液壓系統(tǒng)），比例伺服閥系統(tǒng)是使用節(jié)流原理來控制液壓缸中的流量或壓力的。該系統(tǒng)具有寬頻率范圍，快速動態(tài)，高控制精度，但是這一系統(tǒng)的使用效率不高。系統(tǒng)中的一些其他設備：泵出口連接的安全閥用作泄壓閥，止回閥和安全閥，出于安全原因，它們連接到液壓缸的下腔，用于泵出口連接的壓力表，濾油器和壓力開關。速度控制系統(tǒng)的液壓部分是一個泵控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用的液壓系統(tǒng)具有強制使泵馬達排量的原理，其原理是通過具有壓力補償功能的可調(diào)泵來輸送油，并設置流量控制元件，以根據(jù)所使用的馬達速度來確定液壓馬達中的流量。將可變泵的油流量調(diào)整為所需的液壓馬達流量，與簡單的空間速度控制電路相比，該速度控制電路沒有溢流損失，效率更高，速度穩(wěn)定性更好。該速度系統(tǒng)使用具有恒定壓力量的控制回路，該回路使用帶壓力限制的可調(diào)葉片泵和比例閥。通過可調(diào)泵輸送的壓力油通過比例閥到達液壓馬達，回油通過止回閥返回油箱。通過調(diào)節(jié)比例閥的截面積來調(diào)節(jié)液壓馬達的速度，可調(diào)泵的輸出電流適應進入液壓馬達的電流。泵的輸出電流大于進入液壓馬達的電流，具有壓力限制的葉片泵的流量自動減少到液壓馬達的輸入電流，反之亦然。可以看出，在這種情況下，比例閥的作用不僅是保持進入液壓馬達的流量的恒定流量，而且是為了確保向泵的燃料供應量恒定（因此，泵的供應壓力也恒定），使泵和氣缸的流量匹配。其他一些附件在兩個液壓馬達的入口端包括一個節(jié)氣門，該節(jié)氣門可調(diào)節(jié)上排和下排滾子的速度，以使其能夠以相同的速度旋轉(zhuǎn)。壓力開關是液壓馬達出口處回油回路的自動溫度控制裝置，由風扇和冷卻器組成，它們都由馬達驅(qū)動[1]。

2 控制功能

2.1 自動輥縫控制

（AGC）液壓矯直機矯直鋼板時，框架會引起彈性變形。位置控制通過自動輥縫調(diào)整（AGC）進行補償，以確保精確控制。液壓矯直機的自動輥縫控制（AGC）的框圖如圖1所示。

圖1 自動輥縫控制框圖

圖1 示出了由軋制力引起的彈性機架的變形可以通過自動軋制來控制，以便獲得作為預定位置控制分量的補償值來參與對擠壓裝置的閉環(huán)位置的控制。

2.2 位置校準控制

盡管用于測量的位移傳感器被賦予了其他因素的影響，例如輥子直徑并不需要校準，仍然有必要通過校準輥子的間隙來重新確定輥子的標稱間隙。軋輥間隙的校準是從HMI開始的自動過程。主要步驟是：①將壓區(qū)張開至最大極限，并將輥縫設置為近似校準值，該校準值根據(jù)機架機器的尺寸和輥子直徑確定；②關閉輥縫，直到軋制力達到最小軋制力，然后將輥縫預校準為“ 0”。③低速轉(zhuǎn)動滾筒。④關閉側(cè)傾力差控制器以增加側(cè)傾力。⑤當輥力達到校準輥力時，將輥旋轉(zhuǎn)2-3圈，并在此期間監(jiān)視輥隙實際值的變化率。如果它大于預設的控制值（輥偏心率）（通常為0．05±0．1mm / rad），則在警報的變化在可接受的范圍內(nèi)時，將輥縫標記為“ 0”。⑥將軋制力減小到最小軋制力，然后輥子停止旋轉(zhuǎn)。（7）發(fā)生警報時，輥子之間會以最大間隙打開，而在沒有出現(xiàn)警報時，輥子間隙會以普通輥縫打開。

2.3 伺服閥泄漏監(jiān)測及補償

液壓矯直機長期運行后，伺服閥的性能逐漸下降，泄漏（或零漂）增加。偏差積分單元監(jiān)視伺服閥的泄漏，并將監(jiān)視值疊加在控制器輸出上。當系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時，控制輸出為0，并且伺服閥的開度設置為等于伺服閥的受控泄漏。當泄漏達到一定值（通常為15-20%）時，將觸發(fā)警報，指示需要更換伺服閥。

2.4 傾斜控制

傾斜控制以變速箱側(cè)和作業(yè)側(cè)的側(cè)傾差為控制目的，被用作位置控制和軋制力的補償，其輸出被疊加在位置控制和軋制力控制的輸出上。傾斜設置的值始終為0，這意味著滾動間隙始終保持平衡[2]。

2.5 控制系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)試

在工作場所中，控制系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)試用于多輥液壓整流器，比例系數(shù)是從第4章的計算機模擬過程中確定的值中選擇的，調(diào)節(jié)輥子之間前部間隙的液壓系統(tǒng)仍然是進行調(diào)試工作的主題。通過創(chuàng)建一個空間，在該空間中存儲左右前間隙之間的實際值，然后將其與計算機模式連接中的圖形進行比較。具體過程如下：系統(tǒng)在穩(wěn)定狀態(tài)下，達到了zoom值，因此我們可以通過捕獲實際數(shù)據(jù)集合中前50ms的實際滾動間隔來獲得完整的階躍響應過程。如果以soms捕獲了50個滾動跨度值，則平均IOms應該捕獲一次，并通過中斷程序捕獲數(shù)據(jù)，并且中斷間隔為10ms（西門子57200PLC對于讀取數(shù)據(jù)區(qū)域中的數(shù)據(jù)非常實用）。數(shù)據(jù)可以使用PI 爪形通訊電纜以編程軟件STEP7-iMcor / W Industrial N32中的EXCEL表的形式傳輸?shù)絇C并進行 儲存。通過在MATLAB中讀取該數(shù)據(jù)，并在數(shù)據(jù)插值中使用一維數(shù)據(jù)插值的近似方法可以獲得前輥間隙的逐步響應曲線，而不會影響方向力。然后在第4章中運行計算機軟件可以進行響應曲線的對比[3]。

3 結(jié)語

電動液壓矯直器控制系統(tǒng)結(jié)合了機械，電子，液壓，控制理論和計算機技術，這是高精度位置伺服控制中的典型問題。但是，由于作者的知識，時間和條件有限，仍然有很多工作無法執(zhí)行，一些問題也沒有發(fā)現(xiàn)和解決。由于在液壓矯直系統(tǒng)中使用了具有良好線性度的比例伺服閥，因而其矯直效果非常好，但是其價格相對較高，有關人員可以嘗試使用輸出功率較低的伺服閥，并使用高級控制策略來實現(xiàn)相同的控制精度，這將有助于降低成本并提高產(chǎn)品競爭力。