冷軋酸洗機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)探討

李碩亮

【摘 要】酸洗機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)可使用標(biāo)準(zhǔn)的四級(jí)控制：3級(jí)為生產(chǎn)執(zhí)行控制級(jí)，2級(jí)為過(guò)程自動(dòng)化控制級(jí)，1級(jí)為基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)，0級(jí)為現(xiàn)場(chǎng)級(jí)。系統(tǒng)包括數(shù)字傳動(dòng)、傳感器儀表等，還包括一套單獨(dú)HMI系統(tǒng)，以便生產(chǎn)人員使用。基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)主要的控制功能為入口段控制、帶鋼跟蹤控制、帶鋼張力控制、帶鋼速度控制、工藝段及出口段控制，下面主要對(duì)基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)的控制功能進(jìn)行研究。

【關(guān)鍵詞】冷軋酸洗機(jī)；自動(dòng)化；控制系統(tǒng)；分析

1導(dǎo)言

在鋼鐵廠的軋鋼生產(chǎn)中，酸洗機(jī)組是重要的技術(shù)設(shè)備，在實(shí)際運(yùn)行中，擁有穩(wěn)定的基本技術(shù)性能，對(duì)于順利開(kāi)展冷軋鋼生產(chǎn)活動(dòng)有著一定的制約作用。就技術(shù)實(shí)現(xiàn)路徑來(lái)分析，通過(guò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，能確保冷軋酸洗機(jī)組保持最佳的技術(shù)狀態(tài)，所以，需要針對(duì)冷軋酸洗機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)的技術(shù)性能進(jìn)行研究，以確保日常生產(chǎn)活動(dòng)得以順利開(kāi)展的保障。在目前的酸洗機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，0級(jí)為現(xiàn)場(chǎng)級(jí)、1級(jí)為基礎(chǔ)級(jí)、2級(jí)為過(guò)程自動(dòng)化級(jí)、3級(jí)為生產(chǎn)執(zhí)行控制級(jí)。系統(tǒng)主要包含了傳感器儀表、數(shù)字傳動(dòng)等，另外也有單獨(dú)的HMI系統(tǒng)，方便生產(chǎn)人員使用。

2酸洗機(jī)組

帶鋼酸洗主要包含了連續(xù)臥式酸洗機(jī)組、連軋酸洗機(jī)組以及半連續(xù)式酸洗機(jī)組。其中，連續(xù)式酸洗機(jī)組工藝特點(diǎn)在于：在展開(kāi)鋼卷之后，鋼卷與鋼卷之間就會(huì)頭尾焊接起來(lái)，這樣就可以連續(xù)的通過(guò)酸洗槽；推拉式酸洗機(jī)組在酸洗的時(shí)候，每一根帶鋼經(jīng)夾送輥依次的咬入，不需要焊接，就直接推送鑲嵌，直至卷取，并且讓帶鋼間斷性的通過(guò)酸及機(jī)組。

3冷軋酸洗機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)

3.1入口段點(diǎn)位技術(shù)控制

一是鋼卷運(yùn)輸。鋼卷運(yùn)輸?shù)目刂浦饕荖O.1和NO.2小車(chē)從啟動(dòng)運(yùn)行的時(shí)點(diǎn)到運(yùn)作達(dá)到入口活套構(gòu)件空間點(diǎn)位過(guò)程之中開(kāi)展的順序控制行為。二是順序控制。在順序控制中主要包含了冷軋鋼卷從預(yù)開(kāi)卷點(diǎn)位移動(dòng)到開(kāi)卷機(jī)點(diǎn)位、帶頭結(jié)構(gòu)自動(dòng)完成導(dǎo)板穿帶、帶頭結(jié)構(gòu)完成剪切動(dòng)作、帶頭結(jié)構(gòu)完成等待位向焊機(jī)位置穿帶、帶尾結(jié)構(gòu)完成剪切動(dòng)作、實(shí)現(xiàn)帶尾結(jié)構(gòu)的甩尾以及焊縫沖月牙等。三是活套控制。按照入口與出口點(diǎn)位實(shí)際具備的速度以及加速度參數(shù)具體值，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)性參數(shù)控制值的確定與設(shè)置，因此，可以設(shè)定套量技術(shù)點(diǎn)位、空套技術(shù)點(diǎn)位以及最大的套量技術(shù)點(diǎn)位的供給預(yù)設(shè)性技術(shù)參數(shù)定值。由于焊接技術(shù)，入口段點(diǎn)位會(huì)出現(xiàn)停車(chē)現(xiàn)象，其入口活套技術(shù)構(gòu)建就會(huì)直接朝著工藝段完成帶鋼輸送技術(shù)任務(wù)，當(dāng)酸洗機(jī)入口位置活套構(gòu)件的套量參數(shù)小于設(shè)定位置，就需要將入口段技術(shù)點(diǎn)位的爬行速度開(kāi)啟，按照一次設(shè)備運(yùn)行開(kāi)關(guān)，同時(shí)保持開(kāi)關(guān)，讓其入口的位置正式進(jìn)入提速狀態(tài)。在這一技術(shù)時(shí)點(diǎn)，其入口段實(shí)際運(yùn)行速度為冷軋鋼設(shè)備生產(chǎn)工藝段的實(shí)際運(yùn)行速度同加速度數(shù)值之間的總和。如果入口點(diǎn)位的活套構(gòu)件剛剛能夠滿足設(shè)定套量位置，那么其實(shí)際的運(yùn)行速度，將同冷軋鋼設(shè)備的生產(chǎn)工藝段保持同步。如果出現(xiàn)了技術(shù)停車(chē)動(dòng)作，那么在設(shè)備的入口點(diǎn)位的活套構(gòu)件在符合套量設(shè)定位置的時(shí)候，酸洗機(jī)設(shè)備的入口段點(diǎn)位就會(huì)直接降低到爬行速度，并且，作為生產(chǎn)技術(shù)的作業(yè)人員，需要通過(guò)手動(dòng)的方式，將其入口段結(jié)構(gòu)切換至停止運(yùn)行。

3.2帶鋼跟蹤控制

一是活套控制來(lái)監(jiān)視活套的位置，就算沒(méi)有活套控制操作的機(jī)組速度，也可以開(kāi)展活套位置的控制，活套位置控制其本身存在帶鋼定位功能，按照出口帶鋼速度、入口以及加速度計(jì)算，其實(shí)際的活套位置除以帶鋼股數(shù)，按照入口、出口速度以及加速度，就會(huì)提供預(yù)設(shè)定值。二是焊縫跟蹤。對(duì)于焊縫一直跟蹤到月牙剪位置，跟蹤到圓盤(pán)。

3.3帶鋼張力控制

一是在入口位置上，需要做好操作張力或者額定張力控制，并且還要保證帶鋼張力滿足要求，進(jìn)而順利做好預(yù)設(shè)定值的運(yùn)送，利用HMI，就可以傳遞到開(kāi)卷機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)。在進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，要建立單獨(dú)的數(shù)據(jù)表格，或者是采取HMI，利用操作人員進(jìn)行張力值的設(shè)定，利用帶鋼橫斷面以及材質(zhì)來(lái)滿足要求，并且按照過(guò)程計(jì)算機(jī)或者是HMI來(lái)設(shè)定設(shè)定值，以滿足帶鋼跟蹤系統(tǒng)同設(shè)定的實(shí)際輸出彼此的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)張力輥以及活套傳動(dòng)系統(tǒng)的控制。二是在實(shí)現(xiàn)帶鋼的穿出與進(jìn)入的時(shí)候，通過(guò)較小的張力就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)穿帶張力控制的控制，大約占據(jù)額定張力的30%，通過(guò)張力值，可以確保帶鋼處于繃緊的狀態(tài)下。但是在輸入方式上可以考慮自動(dòng)與手動(dòng)兩種。三是在臨時(shí)停車(chē)張力控制方面，考慮到機(jī)組的臨時(shí)停車(chē)，在系統(tǒng)延時(shí)得以控制之后再自動(dòng)的給定。其需要的張力值等同于帶鋼張力值，一般為額定張力的30%。并且按照帶鋼張力自動(dòng)投入的功能，就能確保臨時(shí)停車(chē)張力被控制在穩(wěn)定的傳動(dòng)狀態(tài)之下，相比臨時(shí)停車(chē)張力，實(shí)際的帶鋼張力值要大一些。

3.4帶鋼速度控制

一是在沒(méi)有完成帶鋼焊接之前需要做好入口段的速度設(shè)定，如果沒(méi)有進(jìn)行相互的聯(lián)動(dòng)，則需要控制好兩個(gè)速度：要求NO.1的糾偏輥壓輥以及張力輥為速度選擇；要求開(kāi)卷機(jī)和處理器為一個(gè)速度選擇，也就是帶穿的速度，能夠達(dá)到60 m/min的最大值。對(duì)于這兩種速度的選擇，可以按照不同的帶鋼速度來(lái)同時(shí)的運(yùn)行。當(dāng)完成帶鋼的焊接之后，啟動(dòng)機(jī)組聯(lián)機(jī)，其入口段正常運(yùn)行的速度基準(zhǔn)為NO.1張力輥的速度。二是合理的設(shè)定酸洗工藝段的速度。要求NO.4糾偏輥壓輥、傳動(dòng)轉(zhuǎn)向輥以及拉矯機(jī)都需要設(shè)定一個(gè)統(tǒng)一的速度，在正常運(yùn)行的前提下，需要按照拉矯機(jī)NO。

3.5自動(dòng)化控制系統(tǒng)的組成

冷軋酸洗機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)由零級(jí)系統(tǒng)、過(guò)程控制系統(tǒng)、基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)、HMI系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成。其中過(guò)程控制系統(tǒng)包括一套單獨(dú)的HMI系統(tǒng)。零級(jí)系統(tǒng)包括傳動(dòng)系統(tǒng)和儀表檢測(cè)系統(tǒng)。HMI系統(tǒng)包括HMI服務(wù)器和HMI客戶機(jī)。自動(dòng)化系統(tǒng)使用4級(jí)控制，包括現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的0級(jí)控制，基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)的1級(jí)控制，過(guò)程自動(dòng)化控制級(jí)的2級(jí)控制和生產(chǎn)執(zhí)行控制級(jí)的3級(jí)控制。現(xiàn)在的冷軋酸洗機(jī)組大多數(shù)采用PLC控制。隨著科技的進(jìn)步，冷軋酸洗機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)的自動(dòng)化和功能性越來(lái)越好。

3.6基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)

一是入口段技術(shù)控制：包括運(yùn)輸鋼卷控制、酸洗入口順序控制和入口活套控制。運(yùn)輸鋼卷控制就是控制由鋼卷運(yùn)輸小車(chē)到入口活套的順序。酸洗入口的順序包括冷軋鋼卷從預(yù)開(kāi)卷的點(diǎn)位到開(kāi)卷機(jī)的點(diǎn)位、帶頭自動(dòng)完成導(dǎo)板穿帶、帶頭完成自動(dòng)剪切、帶尾自動(dòng)剪切、帶尾自動(dòng)甩尾到焊機(jī)、帶鋼焊接等。入口活套控制就是根據(jù)出入口的速度和加速度給空套位和最大套位設(shè)置預(yù)估值。二是帶鋼張力技術(shù)控制：包括操作張力的控制、穿帶張力的控制和臨時(shí)停車(chē)張力的控制。其中操作張力的控制是為了使帶鋼保持繃緊的狀態(tài)和增加運(yùn)輸?shù)陌踩浴４埩Φ目刂埔３执埩κ穷~定張力的三成，可以手動(dòng)或自動(dòng)輸入其數(shù)值。臨時(shí)停車(chē)張力的控制要保持臨時(shí)停車(chē)張力是額定張力的三成，和穿帶張力相同，切記要在傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定的時(shí)候再投入臨時(shí)停車(chē)張力。

4結(jié)論

綜上所述，冷軋酸洗機(jī)組在冷軋鋼材的生產(chǎn)過(guò)程中起到了不可替代的作用，不但可以提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，還可以為企業(yè)降低生產(chǎn)成本，而冷軋酸洗機(jī)組的自動(dòng)化控制系統(tǒng)更是新時(shí)代的產(chǎn)物和需求，系統(tǒng)的自動(dòng)化控制是未來(lái)發(fā)展的全面趨勢(shì)，是保證生產(chǎn)企業(yè)安全運(yùn)行的前提條件。

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（作者單位：河鋼集團(tuán)邯鋼公司冷軋廠）