熱軋軋邊輥的電氣控制系統(tǒng)說(shuō)明

袁志國(guó)

(中色科技股份有限公司,河南 洛陽(yáng) 471039)

軋邊輥一般用于熱軋機(jī)帶材寬度控制,在銅熱軋機(jī)中,一般在軋機(jī)的兩側(cè)都有軋邊輥,在鋁熱軋機(jī)中,一般只有單側(cè)有軋邊輥。對(duì)于軋邊輥的控制,要考慮三個(gè)問(wèn)題,一是軋邊輥的輥縫精度問(wèn)題,二是軋邊輥開(kāi)閉的快速性問(wèn)題,三是在軋制時(shí),軋邊輥的自動(dòng)控制問(wèn)題。為解決這些問(wèn)題,需要位移傳感器來(lái)測(cè)量軋邊輥的位置,液壓電磁閥來(lái)控制軋邊輥的移動(dòng),電氣控制系統(tǒng)來(lái)自動(dòng)控制軋邊輥的各個(gè)動(dòng)作,本文將以銅熱軋機(jī)為例,說(shuō)明軋邊輥控制流程及電氣自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

1 軋邊輥控制工藝流程

假定加熱爐在軋機(jī)左側(cè),則軋機(jī)第一道次為右軋,熱銅錠在加熱爐出爐后,運(yùn)輸輥道將其運(yùn)送到軋機(jī),在銅錠到達(dá)左側(cè)軋邊輥前,左側(cè)軋邊輥先按軋制表設(shè)定的輥縫值擺好輥縫并轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)銅錠被導(dǎo)尺導(dǎo)正后,咬入軋邊輥,進(jìn)行軋邊;這時(shí)右側(cè)軋邊輥處于打開(kāi)狀態(tài)并保持。第一道次軋制完成,軋機(jī)拋料后,軋制方向改變,則這時(shí)右側(cè)軋邊輥按軋制表設(shè)定的軋邊輥輥縫值擺好輥縫并轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)銅錠被導(dǎo)尺導(dǎo)正后,咬入軋邊輥,進(jìn)行軋邊;這時(shí)左側(cè)軋邊輥處于打開(kāi)狀態(tài)并保持。如此循環(huán)往復(fù),完成熱軋機(jī)的軋邊工作。當(dāng)帶材厚度較薄時(shí),一般不再進(jìn)行軋邊,這時(shí)左側(cè)和右側(cè)軋邊輥都處于打開(kāi)狀態(tài)。

2 軋邊輥電氣控制流程

軋邊輥的電氣測(cè)量元件有位移傳感器和壓力傳感器,執(zhí)行機(jī)構(gòu)有油路工作控制閥和比例伺服閥,油路工作控制閥是一個(gè)三位閥,用于接通和截?cái)嗫刂朴吐?比例伺服閥用于控制軋邊輥的開(kāi)口度。軋邊輥正常工作時(shí),要給定油路工作控制閥使能信號(hào)和比例伺服閥使能信號(hào),當(dāng)軋邊輥不工作或無(wú)控制命令時(shí),取消上述兩個(gè)使能信號(hào),電磁閥閥芯處于中位狀態(tài),電磁閥既不進(jìn)油,也不出油,軋邊輥處于靜止?fàn)顟B(tài)。

電氣系統(tǒng)通過(guò)PLC程序來(lái)控制軋邊輥的動(dòng)作,軋邊輥可以手動(dòng)控制,也可以自動(dòng)控制。正常軋制時(shí)為自動(dòng)控制,當(dāng)有機(jī)械故障發(fā)生或其它需要操作手干預(yù)的情況時(shí),操作手手動(dòng)控制軋邊輥的開(kāi)閉,這時(shí),當(dāng)前道次將自動(dòng)改為手動(dòng)模式,下道次恢復(fù)為自動(dòng)控制。圖1為詳細(xì)的軋邊輥電氣控制流程說(shuō)明。

圖1 軋邊輥電氣控制流程圖

3 程序接口設(shè)計(jì)

根據(jù)軋邊輥控制流程,程序接口設(shè)計(jì)見(jiàn)表1和表2。

表1 程序輸入信號(hào)

表2 程序輸出信號(hào)

4 程序本體設(shè)計(jì)

按照?qǐng)D1軋邊輥電氣控制流程來(lái)設(shè)計(jì)程序本體,PID控制塊使用西門(mén)子系統(tǒng)塊Continuous Control with SFB 41/FB 41 "CONT_C"。PID輸出的控制值經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換送給比例伺服閥,對(duì)于PID輸出來(lái)說(shuō),其范圍一般為-100.0～+100.0。對(duì)于軋邊輥比例閥,PLC輸出的數(shù)值范圍為0～27648,其中給定13824～27648時(shí),軋邊輥將夾持;給定0～13824時(shí),軋邊輥將打開(kāi),其中27648對(duì)應(yīng)軋邊輥夾持時(shí)的最大比例閥開(kāi)口,0對(duì)應(yīng)軋邊輥打開(kāi)時(shí)的最大比例閥開(kāi)口,13824對(duì)應(yīng)比例閥中位,這時(shí)閥開(kāi)口為0。根據(jù)這種對(duì)應(yīng)關(guān)系,并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)軋邊輥實(shí)際運(yùn)行狀況來(lái)編寫(xiě)輸出轉(zhuǎn)換程序。

斜坡給定程序根據(jù)需要編寫(xiě),主要用于軋邊輥輸出給定值以斜坡形式給出,防止液壓沖擊,有上升斜坡和下降斜坡兩種形式,對(duì)應(yīng)打開(kāi)和關(guān)閉兩種動(dòng)作。軋邊輥打開(kāi)或閉合過(guò)程控制如圖2所示。軋邊輥起動(dòng)時(shí),給較小閥開(kāi)口,平穩(wěn)啟動(dòng),然后以斜坡升速,之后保持高速運(yùn)行。當(dāng)反饋值接近給定值時(shí),以斜坡降速;當(dāng)反饋值等于設(shè)定值時(shí),進(jìn)入PID調(diào)節(jié)區(qū),這時(shí)軋邊輥實(shí)際位置將動(dòng)態(tài)跟隨設(shè)定值。

圖2 軋邊輥比例伺服開(kāi)口控制

5 軋邊輥油缸對(duì)電氣控制的影響說(shuō)明

軋邊輥開(kāi)閉控制使用的液壓缸一般為活塞缸,軋邊輥閉合時(shí),塞腔進(jìn)油,桿腔出油;軋邊輥打開(kāi)時(shí),則是桿腔進(jìn)油,塞腔出油。應(yīng)當(dāng)注意的是,如果選用的比例閥進(jìn)油口和出油口流量相等,則會(huì)造成憋壓的現(xiàn)象,這是因?yàn)榛钊椎臈U腔和塞腔的體積是不一樣的。我們假定活塞腔的體積是柱塞腔的兩倍,則在軋邊輥閉合時(shí),不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題;但當(dāng)軋邊輥打開(kāi)時(shí),在同樣閥開(kāi)口的情況下,活塞腔移動(dòng)速度是柱塞腔的1/2,活塞腔就會(huì)產(chǎn)生憋壓現(xiàn)象,對(duì)電氣控制不利。因此在比例伺服閥選型時(shí),應(yīng)將閥芯開(kāi)口比例選為2∶1比較合適(塞腔對(duì)應(yīng)開(kāi)口2,桿腔對(duì)應(yīng)開(kāi)口1),或者只控制塞腔的進(jìn)油出油,而桿腔改為固定背壓控制也是比較合適的。

6 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

本軋邊輥控制程序在多個(gè)銅熱軋現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,均取得了理想的控制效果,在實(shí)際生產(chǎn)中,操作手很少進(jìn)行手動(dòng)參與,軋邊輥完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,軋邊輥動(dòng)作平穩(wěn),開(kāi)閉輥縫迅速,極大提高了生產(chǎn)效率。軋邊輥控制精度較高,位置控制精度在0.5mm以內(nèi)。