棒材線冷剪區(qū)域定尺剪切控制系統(tǒng)優(yōu)化
孫英姿
（山鋼股份萊蕪分公司自動化部，山東 萊蕪 271104）
摘要：棒材廠中小型軋線冷剪區(qū)域定尺剪切控制系統(tǒng)由于設備老化等諸多原因，難以滿足現(xiàn)場生產(chǎn)需求，介紹了棒材線冷剪區(qū)域定尺剪切控制系統(tǒng)的硬件配置、控制原理以及控制系統(tǒng)的優(yōu)化過程。
關鍵詞：冷剪區(qū)域；定尺剪切；控制系統(tǒng) 中圖分類號：TP273：TG333. 2+1
0 引言
棒材廠中小型線已運行十幾年，主要生產(chǎn)圓鋼、型鋼、超精細粒鋼等產(chǎn)品。由于設備老化等原因，造成冷剪定尺的剪切精度下降，成品材長度不一等問題，急需進行優(yōu)化改造。本文將對棒材線冷剪區(qū)域定尺剪切控制系統(tǒng)配置、控制原理以及定尺剪切控制系統(tǒng)的優(yōu)化過程進行介紹。
1冷剪區(qū)域定尺剪切系統(tǒng)配置
1.1 系統(tǒng)硬件配置
棒材廠中小型軋線冷剪區(qū)域定尺剪切線基礎自動化使用瑞典ABB公司的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)是一個開放型集散控制系統(tǒng)，由一套過程控制站ABB AC450系統(tǒng)、一臺工程師站和一臺操作站CP3組成，過程控制站和工程師站、操作站之間的通訊采用工業(yè)以太網(wǎng)MB300通訊協(xié)議來完成�，F(xiàn)場檢測元件采用編碼器和冷金屬探測器CMD，其他設備（電機等）使用ABBAC80系列，冷剪區(qū)域定尺剪切系統(tǒng)硬件配置如圖1所示。
1.2 系統(tǒng)軟件配置
棒材廠中小型軋線冷剪區(qū)域定尺剪切監(jiān)控系統(tǒng)采用ABB PPA系統(tǒng)。PPA監(jiān)控系統(tǒng)是應用Microsoft操作系統(tǒng)在基于PC的客戶機之間交換自動化實時數(shù)據(jù)，采用客戶／服務器( C/S)分布式架構(gòu)，各控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)訪問通過過程控制對象鏈接與嵌入式(OPC)技術標準實現(xiàn)。通過這種開放的和互操作的接口標準促使自動化控制、現(xiàn)場系統(tǒng)和設備以及辦公室管理應用之間具有更強大的互操作能力，為企業(yè)生產(chǎn)管理提供有力技術支持。
2冷剪區(qū)域定尺剪切控制設備及動作過程
冷剪區(qū)域定尺剪切線主要由冷剪輸入輥道CRT、磁性鏈板MSRT、定尺剪CS、冷剪輸出輥道CSRT和光電管CMD等設備構(gòu)成，每段輥道所使用的傳動設備相互獨立，實現(xiàn)剪切控制功能的主要設備是定尺剪。定尺剪主要由一對剪刃和擺動架構(gòu)成，上、下剪刃安裝在擺動架上，上剪刃由兩臺直流電機通過齒輪減速機驅(qū)動，下剪刃是固定的，擺動架也由一臺直流電機驅(qū)動，剪刃和擺動架分別由一個增量型編碼器來檢測位置，控制定尺剪自動運行的檢測元件為光電管(CMD)。冷剪區(qū)域定尺剪切線工藝設備布置如圖2所示。其中，CMD1～CMD3到冷剪剪刃的距離依次為Ld1、Ld2、Ld3。
3控制系統(tǒng)優(yōu)化過程
針對冷剪區(qū)域定尺剪切精度下降、定尺成品材長度偏差大等問題，進行優(yōu)化時一方面增加設定速度校正功能，通過校正系數(shù)的計算保障定尺長度計算中的速度盡可能準確，使得定尺材長度更為精準；另一方面，新增定尺預修正功能和關鍵信號冗余功能，有效地減小實際定尺成品材長度與剪切設定值之間的誤差，降低了定尺剪切系統(tǒng)對光電管CMD2信號的依賴，增強了控制系統(tǒng)的健壯性。優(yōu)化完成后的定尺剪切控制流程如圖3所示。
3.1 設定速度校正
定尺剪剪切動作之前，冷剪輸入輥道傳輸?shù)谋冻卟脑O定速度與實際速度之間存在一定偏差，造成長度計算不準確。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，使用計算校正系數(shù)K對倍尺材的設定速度進行校正，能有效降低設定速度與實際速度的偏差，提高定尺剪切精度。
冷剪區(qū)域定尺剪切控制啟動之前，由操作人員在相應畫面上設定定尺剪切長度L設以及對定尺剪切頭功能進行選擇。棒材廠中小型軋線冷剪區(qū)域定尺剪切長度設定范圍為：6m≤L設<10 m。當選擇定尺剪切頭功能時，CMD2檢測到頭部后，開始計算校正系數(shù)K，CMD3檢測到頭部后，讀取積算長度L積，則K=L積／(Ld2+Ld3)。當不選擇定尺剪切頭功能時，CMD3檢測到頭部直接讀取積算長度，則K =L積／Ld3。計算出K之后，對K進行必要的限制處理，若K≥1. 05或K≤0.95，則K取相應限制值并報警。由此往復循環(huán)，根據(jù)現(xiàn)場情況使用相應的公式進行計算。此舉有效地減小了倍尺材設定速度與實際速度的偏差，使得定尺材長度更為精準。修正計算后的軋件速度為：
其中：v SV為軋件設定速度。
3.2 定尺預修正
在原系統(tǒng)的基礎上新增剪切線設定畫面，操作人員可以現(xiàn)場根據(jù)實際需求為每一段定尺單獨設置修正參數(shù)，有效地減小了實際定尺成品材長度與剪切設定值之間的誤差。新增剪切線設定畫面如圖4所示，操作人員可以根據(jù)現(xiàn)場實際需求在此畫面上對18段定尺進行自由參數(shù)設定。
3.3 關鍵信號冗余
冷剪區(qū)域定尺剪前的光電管CMD2的主要功能是用來啟動定尺剪剪切動作，因此光電管CMD2信號的穩(wěn)定性具有非常重要的作用。但由于定尺剪工作時產(chǎn)生的震動以及大量粉塵，極易造成光電管CMD2信號不穩(wěn)定，因此在定尺剪切控制程序中加入定尺剪切頭信號，與光電管CMD2信號冗余，有效地降低了定尺剪切系統(tǒng)對光電管CMD2信號的依賴，增加了控制系統(tǒng)的健壯性。
4結(jié)束語
對棒材線冷剪區(qū)域定尺剪切控制系統(tǒng)進行優(yōu)化時，各控制部分采用了不同的策略，實施了多種改進方式，優(yōu)化后實際使用效果良好，有效地提高了定尺剪切精度，降低了操作人員的勞動強度，獲得了可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。
