寬厚板線熱矯直機(jī)區(qū)域水平傳動(dòng)自動(dòng)化控制功能實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化

文/唐鑫

中國鋼鐵企業(yè)已步入全自動(dòng)化生產(chǎn)線的時(shí)代，但自動(dòng)化生產(chǎn)線帶來諸多好處的同時(shí)也需要高額的投入建設(shè)費(fèi)用、備件輔料費(fèi)用和維護(hù)成本。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中如何即實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)的同時(shí)又保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，延長設(shè)備壽命，節(jié)約成本則成為企業(yè)重點(diǎn)攻關(guān)的方向。

1 熱矯直機(jī)區(qū)域水平傳動(dòng)自動(dòng)控制功能

熱矯直機(jī)區(qū)域水平傳動(dòng)自動(dòng)化功能就是當(dāng)鋼板進(jìn)入到熱矯直機(jī)區(qū)域后，通過自動(dòng)控制熱矯直機(jī)區(qū)域所有電機(jī)的運(yùn)行，自動(dòng)輸送鋼板并完成矯直工序，在矯直完成后自動(dòng)將鋼板送離矯直機(jī)區(qū)域的功能。

2 熱矯直機(jī)區(qū)域水平傳動(dòng)自動(dòng)化控制功能的實(shí)現(xiàn)

傳動(dòng)設(shè)備需要使用變頻電機(jī)配合變頻裝置控制。而控制變頻裝置需要水平跟蹤控制PLC，用來計(jì)算鋼板所在位置并根據(jù)需要給變頻裝置發(fā)出指令。還需要工藝模型系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)工藝需要下發(fā)不同的矯直速度。現(xiàn)場(chǎng)安裝光柵等檢測(cè)元件，用于鋼板實(shí)際位置的校核確認(rèn)，以提升水平跟蹤模型計(jì)算的位置準(zhǔn)確度。

2.1 傳動(dòng)裝置的速度給定

當(dāng)鋼板進(jìn)入到矯直機(jī)區(qū)域后，水平跟蹤控制PLC計(jì)算鋼板的位置，對(duì)相應(yīng)區(qū)域傳動(dòng)設(shè)備發(fā)出給定控制鋼板自動(dòng)完成矯直工序。在這個(gè)過程中，矯直速度分成四類速度：

2.1.1 鋼板輸送速度

即鋼板向矯直機(jī)輸送還未進(jìn)入矯直機(jī)的速度，這個(gè)速度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況判定，一般大于矯直速度。

2.1.2 鋼板咬入速度

即鋼板進(jìn)入矯直機(jī)內(nèi)部的速度，這個(gè)速度比較慢，因?yàn)殇摪逶谝脒M(jìn)到矯直內(nèi)的一瞬間會(huì)對(duì)矯直輥產(chǎn)生很大的沖擊負(fù)荷，因此低速咬入可以減少?zèng)_擊負(fù)荷保護(hù)設(shè)備。

2.1.3 矯直速度

即鋼板投入進(jìn)入矯直機(jī)后開始執(zhí)行矯直速度，這個(gè)速度是二級(jí)模型（工藝模型）計(jì)算并且給出的。

2.1.4 放鋼速度

鋼板在矯直完成后，送出矯直機(jī)區(qū)域的速度。此速度一般為傳動(dòng)裝置允許的最大速度，這樣可以快速將矯直完成的鋼板放離矯直機(jī)區(qū)域。

2.2 水平傳動(dòng)自動(dòng)化控制功能的實(shí)現(xiàn)

水平跟蹤控制系統(tǒng)結(jié)合檢測(cè)元件和傳動(dòng)裝置的反饋信號(hào)計(jì)算出鋼板位置，使用工藝模型給定速度進(jìn)行控制。傳動(dòng)裝置直接執(zhí)行下發(fā)指令，同時(shí)也將電機(jī)反饋信息返回給水平跟蹤系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)元件將檢測(cè)到的鋼板位置信息反饋給水平跟蹤PLC，對(duì)鋼板的位置校核。通過幾個(gè)系統(tǒng)的綜合控制，最終實(shí)現(xiàn)鋼板自動(dòng)矯直。如圖1所示。

3 水平自動(dòng)化控制存在系統(tǒng)存在問題

自動(dòng)化無人生產(chǎn)線是未來生產(chǎn)發(fā)展的趨勢(shì)，但當(dāng)今的自動(dòng)化控制系統(tǒng)畢竟是依靠基礎(chǔ)邏輯判斷實(shí)現(xiàn)的，在一些特殊情況下會(huì)產(chǎn)生許多故障異常。

（1）水平跟蹤控制系統(tǒng)計(jì)算鋼板的跟蹤位置與實(shí)際之間會(huì)產(chǎn)生偏差。自動(dòng)化控制系統(tǒng)所計(jì)算的跟蹤位置是通過傳動(dòng)裝置的反饋信號(hào)與輸出給定綜合計(jì)算出來的，但鋼板在實(shí)際輸送過程中卻未必到達(dá)給定速度，這就會(huì)產(chǎn)生誤差。

（2）跟蹤檢測(cè)元件不穩(wěn)定性。由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的影響（如水汽等遮擋造成的假信號(hào)）、維護(hù)不到位（檢測(cè)元件的安裝位置偏離、元件因未防護(hù)好造成損壞）等原因造成檢測(cè)元件反饋的信號(hào)異常，因此就會(huì)影響一級(jí)水平跟蹤的正常修正功能。

（3）運(yùn)行中人為手動(dòng)控制造成的干擾。一般自動(dòng)控制系統(tǒng)都允許人進(jìn)行手動(dòng)干預(yù)，但當(dāng)人們進(jìn)行手動(dòng)干預(yù)后就會(huì)影響到自動(dòng)控制的數(shù)據(jù)修正或者計(jì)算出來的偏差過大。

4 水平自動(dòng)化控制穩(wěn)定運(yùn)行優(yōu)化方向

（1）增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)元件的點(diǎn)檢維護(hù)?？梢愿鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境定周期性對(duì)檢測(cè)元件進(jìn)行校核、緊固、清掃等維護(hù)工作。并且對(duì)關(guān)鍵參與校核控制的必須加強(qiáng)防護(hù)確保不受環(huán)境影響。

（2）控制邏輯不斷優(yōu)化完善。優(yōu)化的方向需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況去進(jìn)行，因?yàn)樽詣?dòng)化生產(chǎn)線安裝調(diào)試的公司一般都采用通用的控制邏輯程序，但在正式投產(chǎn)后每個(gè)企業(yè)會(huì)根據(jù)需要進(jìn)行改進(jìn)（比如加除磷裝置等），這樣就會(huì)產(chǎn)生對(duì)檢測(cè)元件的影響。所以優(yōu)化的方向應(yīng)以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際出發(fā)，不能盲目照搬避免產(chǎn)生更大的問題。

（3）根據(jù)生產(chǎn)環(huán)境的不同選取多樣檢測(cè)元件參與修正。自動(dòng)化跟蹤校核中需要檢測(cè)元件進(jìn)行校核，但可能會(huì)因有水汽、溫度低于熱金屬檢測(cè)范圍、工作環(huán)境溫差造成檢測(cè)元件容易損壞等造成信號(hào)無法正常反饋的問題。這種情況可以采用多種檢測(cè)手段并用的方法來彌補(bǔ)環(huán)境造成的影響。

5 結(jié)束語

雖然自動(dòng)化生產(chǎn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性、信號(hào)反饋準(zhǔn)確性要求較高，伴隨著高額的備件成本和大量的維護(hù)工作。但自動(dòng)化控制生產(chǎn)線仍是今后發(fā)展方向，我們現(xiàn)在能做的事情是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況不斷去不斷完善和優(yōu)化設(shè)備點(diǎn)檢維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、控制程序來保證自動(dòng)化運(yùn)行更加穩(wěn)定，通過降低故障率、延長設(shè)備壽命等手段實(shí)現(xiàn)降低維護(hù)成本，進(jìn)而提升企業(yè)競(jìng)爭能力。