3 500 mm爐卷熱矯直機(jī)板坯跟蹤的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

姜 巍

（山信軟件日照分公司，山東 日照 276800）

在日照精品基地3 500 mm爐卷生產(chǎn)線上，軋件跟蹤起著十分關(guān)鍵的作用。爐卷生產(chǎn)線板坯跟蹤系統(tǒng)利用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行軋制規(guī)程計(jì)算以及全自動軋鋼的過程控制，對從加熱爐到碼垛機(jī)全線進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，以便協(xié)調(diào)各個工序的生產(chǎn)節(jié)奏，保證生產(chǎn)高效進(jìn)行。本文主要研究爐卷生產(chǎn)線熱矯直機(jī)區(qū)域的板坯跟蹤，熱矯直機(jī)區(qū)域在ACC超快冷區(qū)域之后冷床區(qū)域之前，其中包括矯直機(jī)入口、出口輥道和矯直機(jī)設(shè)備本體三個區(qū)域。矯直機(jī)的跟蹤是由輥道速度來計(jì)算板坯位置，并由輥道旁安裝的熱金屬檢測器來修正計(jì)算。

1 板坯跟蹤系統(tǒng)的位置修正

板坯跟蹤的位置修正需要使用熱檢（HMD），通過熱檢（HMD）對鋼板的頭部、尾部位置進(jìn)行檢測以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的位置修正。鋼板跟蹤系統(tǒng)的檢測元件分布如圖1所示。

圖1 鋼板跟蹤系統(tǒng)的檢測元件分布

1.1 熱金屬檢測器

熱矯直機(jī)區(qū)域的熱檢HMD用于檢測鋼板的位置情況，然后將其通訊給熱矯PLC。熱檢位于熱矯直機(jī)的入口和出口，它們用于檢測：

1）當(dāng)鋼板處在矯直區(qū)域，信號上升沿到來且理論頭部位置在窗口之內(nèi)時(shí)，修正頭部位置跟蹤。

2）當(dāng)鋼板處在矯直區(qū)域，信號下降沿到來且理論尾部位置在窗口之內(nèi)時(shí)，修正尾部位置跟蹤。

1.2 高溫計(jì)

熱矯直機(jī)區(qū)域安裝有兩個高溫計(jì)。1號高溫計(jì)位于矯直機(jī)輸入輥道入口后約3 m處，當(dāng)鋼板頭部離開ACC區(qū)域時(shí)，軋機(jī)區(qū)域跟蹤系統(tǒng)發(fā)送信號到矯直機(jī)跟蹤系統(tǒng)，當(dāng)鋼板到達(dá)1號高溫計(jì)處開始減速等待，直到輥道控制權(quán)交給矯直機(jī)區(qū)域，此時(shí)矯直機(jī)二級系統(tǒng)模型會根據(jù)1號高溫計(jì)測量的鋼板溫度進(jìn)行預(yù)計(jì)算。2號高溫計(jì)位于熱矯直前約3 m處，當(dāng)鋼板運(yùn)行到此處時(shí)二級模型會根據(jù)檢測到的鋼板溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算設(shè)定修正。

2 輥道的跟蹤控制

熱矯直機(jī)前后輥道速度由西馬克MTR與熱矯直機(jī)PLC共同控制，在熱矯直機(jī)區(qū)域沒有鋼板時(shí)，輥道速度由西馬克MTR控制，當(dāng)鋼板進(jìn)入熱矯直機(jī)區(qū)域時(shí)，輥道速度由熱矯直機(jī)PLC控制。

2.1 主線跟蹤控制系統(tǒng)西馬克MTR和熱矯直機(jī)PLC的通信

熱矯PLC和西馬克MTR使用Profibus的通信方式，分別控制熱矯直機(jī)主傳動和出入口輥道，見圖2。

圖2 西馬克MTR與熱矯直機(jī)PLC的通信

2.2 輥道控制權(quán)的分配

正常情況下使用自動模式，此時(shí)熱矯直機(jī)PLC沒有權(quán)限控制熱矯直機(jī)的入口和出口輥道，這些輥道是由西馬克MTR控制的，當(dāng)熱矯直機(jī)需要控制這些輥道時(shí)，熱矯直機(jī)PLC需要向西馬克MTR申請輥道控制權(quán)。

在鋼板運(yùn)送到熱矯入口輥道第二組之前，或高溫計(jì)檢測到鋼板頭部之前，輥道設(shè)定速度由西馬克MTR計(jì)算和下發(fā)。鋼板進(jìn)入矯直機(jī)入口輥道第二組后，控制權(quán)應(yīng)提供給熱矯直機(jī)PLC，操作人員按下權(quán)限請求的按鈕后，熱矯直機(jī)根據(jù)二級設(shè)定控制輥道和主傳動速度。

在鋼板完成矯直之后，入出口輥道將與矯直主傳動速度同步。當(dāng)操作人員確認(rèn)完成對鋼板矯直后將鋼板拋出，控制權(quán)交還給西馬克MTR。

3 跟蹤基本原理及實(shí)現(xiàn)

熱矯跟蹤系統(tǒng)負(fù)責(zé)對矯直過程中鋼板頭尾位置進(jìn)行跟蹤計(jì)算，當(dāng)有板坯處于熱矯直區(qū)域時(shí)，由熱矯直機(jī)PLC控制輸入輥道和輸出輥道，其余時(shí)間由西馬克MTR控制輸入輥道和輸出輥道。

熱矯跟蹤系統(tǒng)主要跟蹤熱矯輸入輥道、熱矯本體、熱矯輸出輥道三個區(qū)域。當(dāng)板材頭部到達(dá)ACC出口的熱檢時(shí)，跟蹤開始，此時(shí)西馬克MTR將板坯頭尾位置發(fā)送給熱矯PLC，并一直持續(xù)到鋼板尾部離開輥道出口，熱矯將跟蹤分為預(yù)穿帶、穿帶、矯直和拋鋼四個階段。如圖3、圖4所示，整個跟蹤過程是通過輥道實(shí)際速度的積分來計(jì)算頭尾位置，熱檢上升沿下降沿信號來修正頭尾位置。

圖3 鋼板跟蹤位置1

圖4 鋼板跟蹤位置2

3.1 預(yù)穿帶階段

當(dāng)鋼板離開ACC區(qū)域并被其出口的熱檢檢測到時(shí)啟動跟蹤，此時(shí)西馬克MTR將鋼板頭部位置發(fā)送給熱矯PLC，且板坯正處于預(yù)穿帶階段直到到達(dá)機(jī)前最后一個熱檢，此時(shí)熱矯直機(jī)收到二級下發(fā)的矯直數(shù)據(jù)，由長開轉(zhuǎn)為短開，根據(jù)預(yù)設(shè)各個設(shè)備動作到相應(yīng)位置。

3.2 穿帶階段

當(dāng)熱矯直機(jī)各個設(shè)備到位后，矯直具備矯直條件開始矯直，當(dāng)程序內(nèi)鋼板頭部位置大于85 310 mm時(shí)，進(jìn)入到穿帶階段。

3.3 矯直階段

當(dāng)程序內(nèi)鋼板頭部位置超過86 690 mm且尾部小于85 310 mm時(shí)，鋼板處于矯直階段。

3.4 拋鋼階段

當(dāng)程序內(nèi)鋼板尾部位置大于85 310 mm時(shí)，鋼板跟蹤處于拋鋼階段，此時(shí)鋼板離開矯直機(jī)。

4 結(jié)語

本文對熱矯直機(jī)區(qū)域的板坯跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行了分析研究，包括位置檢測及相關(guān)位置的跟蹤修正，同時(shí)研究了板坯跟蹤的原理及實(shí)現(xiàn)，這對熱矯直機(jī)自動控制的實(shí)現(xiàn)有重要意義，從而保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。