軋鋼鏈?zhǔn)揭其摍C(jī)的自控技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用

武濤

張家口宣鋼機(jī)電工程有限公司 河北張家口 075100

某軋鋼廠熱送區(qū)域是將需入爐的熱坯以單批次四根的方式，通過煉鋼廠與軋鋼廠連接的連鑄輥道送至軋鋼廠熱坯接料等待區(qū)，再由數(shù)個(gè)電機(jī)傳動(dòng)的往復(fù)鏈?zhǔn)揭其摍C(jī)與其他設(shè)備將熱坯送至加熱爐爐前輥道，最終入爐，經(jīng)短時(shí)加熱后供給軋線進(jìn)行軋制[1]。

在該熱送區(qū)域設(shè)備投入使用一段時(shí)間后，鏈?zhǔn)揭其摍C(jī)的故障率居高不下，不僅增大了日常維護(hù)難度及維護(hù)工作量，而且嚴(yán)重影響了產(chǎn)線的正常生產(chǎn)，增加了生產(chǎn)成本。通過分析研究，發(fā)現(xiàn)造成鏈?zhǔn)揭其摍C(jī)的高故障率原因有二：其一，鏈?zhǔn)揭其摍C(jī)原設(shè)計(jì)安裝的接近開關(guān)位置與接觸熱坯的鏈槽頂部距離不足20CM。長(zhǎng)時(shí)間的輸送熱坯，會(huì)使接近開關(guān)處形成高溫，導(dǎo)致接近開關(guān)極易被燒毀變形，產(chǎn)生誤信號(hào)，易使鏈?zhǔn)揭其摍C(jī)撥爪沖出機(jī)械限位，損壞設(shè)備；其二，由于移鋼機(jī)撥爪鏈條長(zhǎng)時(shí)間往復(fù)運(yùn)行，會(huì)對(duì)鏈輪輪齒產(chǎn)生機(jī)械磨損，使之變薄，導(dǎo)致裝有撥爪的鏈條橫向擺動(dòng)幅度變大，進(jìn)而造成鏈條上焊接的擋鐵與接近開關(guān)間距過大，使接近開關(guān)失效；或發(fā)生擋鐵碰撞、切削接近開關(guān)的現(xiàn)象，致使接近開關(guān)損壞，移鋼機(jī)故障停機(jī)。

通過對(duì)鏈?zhǔn)揭其摍C(jī)的控制方法進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用，解決了頻繁造成設(shè)備停機(jī)的故障因素，提高了該條產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。

1 總體思路

由于此種往復(fù)鏈?zhǔn)揭其摍C(jī)運(yùn)行速度較慢，對(duì)控制精度要求不高，結(jié)合工藝流程及設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，須改變熱坯鏈?zhǔn)揭其摍C(jī)的控制方式，即由原來的四個(gè)接近開關(guān)定位控制方法改為一對(duì)對(duì)射光電開關(guān)信號(hào)位置計(jì)算控制方法。此控制方法的優(yōu)點(diǎn)如下：對(duì)射光電開關(guān)相較于接近開關(guān)的檢測(cè)距離遠(yuǎn)，不易被設(shè)備運(yùn)動(dòng)的機(jī)械機(jī)構(gòu)撞擊損壞；安裝位置距離熱坯較遠(yuǎn)，不易被熱坯帶來的高溫環(huán)境影響，使用壽命較長(zhǎng)；使用單個(gè)數(shù)字量輸入，降低現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)元件維護(hù)量及故障率，有效提升設(shè)備的連續(xù)正常運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)，滿足設(shè)備安穩(wěn)運(yùn)行常態(tài)化的工藝要求。

2 技術(shù)實(shí)施方案

（1）在移鋼機(jī)電機(jī)傳動(dòng)側(cè)的主動(dòng)或被動(dòng)軸中的鏈輪兩側(cè)安裝對(duì)射光電開關(guān)（示意圖如圖1所示），通過檢測(cè)鏈輪輪齒，使對(duì)射光電開關(guān)產(chǎn)生信號(hào)變化，并將信號(hào)引至PLC數(shù)字量輸入模塊中。

圖1 光電開關(guān)安裝位置示意圖

（2）通過利用移鋼機(jī)電機(jī)前進(jìn)、后退反饋與對(duì)射光電開關(guān)檢測(cè)鏈輪齒數(shù)計(jì)數(shù)，設(shè)計(jì)編寫PLC程序（以西門子S7-300系列PLC為例）：①移鋼機(jī)初始位需在移鋼機(jī)第一次運(yùn)行前標(biāo)定，將移鋼機(jī)撥爪的當(dāng)前位置值清0。②設(shè)定移鋼機(jī)的初始位（初始位位置值為0）、前進(jìn)減速位、前進(jìn)停止位、后退減速位目標(biāo)值。③在移鋼機(jī)前進(jìn)運(yùn)行時(shí)，位置值計(jì)數(shù)累加；后退運(yùn)行時(shí)，位置值計(jì)數(shù)累減。④當(dāng)鏈輪輪齒遮擋住對(duì)射光電開關(guān)光軸時(shí)，對(duì)射光電開關(guān)向PLC輸出高電平；當(dāng)鏈輪齒槽轉(zhuǎn)動(dòng)至對(duì)射光電開關(guān)光軸處時(shí)，對(duì)射光電開關(guān)向PLC輸出低電平。通過對(duì)高低電平的跳變檢測(cè)計(jì)數(shù)形成的實(shí)際值與設(shè)定目標(biāo)值的比較（如圖2所示），從而跟蹤移鋼機(jī)撥爪的實(shí)時(shí)位置，控制移鋼機(jī)電機(jī)的高、低速以及啟動(dòng)、停止[2]。⑤設(shè)定移鋼機(jī)超限位報(bào)警值，當(dāng)實(shí)際位置值超出報(bào)警閾值后，程序輸出報(bào)警信號(hào)，取消移鋼機(jī)電機(jī)運(yùn)行允許命令，自動(dòng)快速停車。⑥將程序封裝至移鋼機(jī)的手、自動(dòng)程序聯(lián)鎖程序中。⑦適當(dāng)增加移鋼機(jī)電機(jī)位置環(huán)比例與速度前饋增益，減少位置跟蹤誤差量。由于采用對(duì)射光電開關(guān)控制方式，需要移鋼機(jī)電機(jī)對(duì)啟動(dòng)、停止以及正、反轉(zhuǎn)向響應(yīng)要求比較高，否則會(huì)出現(xiàn)手動(dòng)模式下，程序計(jì)數(shù)不準(zhǔn)現(xiàn)象，進(jìn)而造成移鋼機(jī)撥爪失位，撥爪位置沖出限位或無法回到初始位的情況。為了避免此現(xiàn)象發(fā)生，需要優(yōu)化電機(jī)傳動(dòng)控制參數(shù)。以西門子S120變頻器為例，利用STARTER軟件對(duì)移鋼機(jī)電機(jī)進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)：打開移鋼機(jī)項(xiàng)目樹下的參數(shù)列表（Expert list），在右側(cè)的列表欄中選擇P1460(轉(zhuǎn)速控制器比例增益)和P1462（轉(zhuǎn)速控制器積分時(shí)間），將這兩個(gè)參數(shù)值適當(dāng)調(diào)節(jié)，提升電機(jī)的跟蹤誤差。但要注意此兩個(gè)參數(shù)調(diào)整幅度不能過大，否則有可能造成電機(jī)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生震蕩；選擇P1120（dRFG上升時(shí)間）和P1121（dRFG下降時(shí)間），將以上兩個(gè)參數(shù)時(shí)間值適當(dāng)降低，縮短電機(jī)啟、停的斜坡時(shí)間，使電機(jī)能夠快速響應(yīng)。

圖2 移鋼機(jī)PLC部分程序圖

（3）組態(tài)人機(jī)交互界面，使操作人員能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況修改移鋼機(jī)的位置參數(shù)，同時(shí)可根據(jù)此參數(shù)設(shè)置移鋼機(jī)的超限位報(bào)警，保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行[3]。

3 結(jié)語

通過對(duì)本技術(shù)的實(shí)施，不僅提高了軋線的供鋼效率，還大幅降低了備品備件消耗及移鋼機(jī)設(shè)備故障率，開發(fā)了鏈?zhǔn)揭其摍C(jī)新的控制技術(shù)，降低了維檢與操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，滿足了軋線快節(jié)奏的生產(chǎn)要求，最終保證了產(chǎn)線迎合市場(chǎng)的生產(chǎn)競(jìng)爭(zhēng)力，并且為其它相類似生產(chǎn)線及設(shè)備控制提供了技術(shù)借鑒，具有良好的社會(huì)效益。