攀钢热轧板厂全液压卷取机自动控制系统

[摘 要]介绍了攀钢1450热连轧全液压地下卷取机自动控制系统的应用特点、硬件配置、网络配置、系统软件和应用功能，同时对夹送辊的功能和助卷辊的自动踏步功能进行了描述。 [关键词]热轧板；Innovation控制器；自动控制；地下卷取机 0 引言 随着国民经济的快速发展，对热轧板的质量要求越来越高，品种越来越多，为了满足市场对产量和质量的需求，攀钢在三期技术改造时新建了两台能卷取23t钢卷的全液压卷取机。该两台全液压卷取机由日本三菱重工技术负责，提供机械设备和检测传感器；自动控制系统由美国GE公司负责提供，采用GE公司生产的Innovation系列控制器；电气传动和辅助控制由攀钢热轧板厂负责，采用Siemens公司的SimovertMasterDrives多传动交流传动系统。卷取机控制系统的任务是根据过程计算机的数据或操作人员给定的数据和指令，来控制电气传动装置和液压控制系统，使卷取机按要求准确地完成卷取过程，把精轧机轧制好的带钢卷成钢卷，并运到步进梁上，送到下一工序。卷取机系统的控制品质直接影响热轧的正常生产及成品钢卷质量。 两台全液压卷取机（3#、4#）所属设备分别包括侧导板、上下夹送辊、卷筒、助卷辊、卸卷小车、钢卷移送小车等，其位置控制均采用液压方式，还有1台在线打捆机。 1 系统组成及配置 3#、4#卷取机控制系统采用GE公司的Inno—vation系列控制器。系统主要包括3台Innovation控制器，1台SDB数据库服务器，1台Complicity服务器，2台HMI，1台GE90-70，1台GE90-30。其控制系统基本上自成体系，只是通过PIC408与现有精轧机过程机进行少量信号交换，其系统组成如图1所示。 1.1 网络配置 其控制网络主要有以下几部分：以太网全局数据网（EGD），支持控制器内部存储某部分的定期传输，每部分信息可由多个控制器接收，以便系统共享数据，分监控以太网和控制以太网；卷取机主令控制器经过1个网桥与精轧过程机进行数据交换，其主要提供的信息包括：宽度、厚度、钢种、温度、带钢的应力等；卷取机主令控制器经Prefabs—DP网连接Siemens公司的SimovertMasterDrives传动装置；控制器分别经Genius网与Field Control进行通信。 1.2 硬件配置 Innovation控制器是一个基于标准VME计算机的多任务、实时系统，适用于高级控制、高速响应、诊断能力强的大中型复杂系统，能够满足卷取机的核心技术自动踏步控制执行时间2ms的要求。 Innovation控制器主要由UCVD处理板、电源板、机箱组成，再根据各控制器的不同功能配置相应的SlOB（高速输人/输出板）、VME、Genius和Prefabs模板及Field Control模板。远程I／O柜由Genius通信模板、Field Control模板等组成，主要连接数字量的输入和输出。 1.3 软件配置 该系统的软件是基于Windows 2000的TOOL-BOX软件，包括：用于控制器编程的ControlSystemToolbox、Check in-Checkout；用于保存系统历史数据Data Historian；用于Toolbox程序诊断的Diag—nose；用于系统故障信息报警浏览的Message View；用于配置控制器和传动通信的SSTProfibusConfig—uration；用于HMI编程使用的Complicity。 2 系统控制功能及实现 卷取机主令控制器（CSPD）。主要包括传动模式选择，状态监视，速度基准切换，位置控制驱动；主速度和转矩基准控制；卷径计算；卷取带钢的头尾跟踪；钢卷从卷取机到运送小车的跟踪；卷取机设定；自动卸卷；2台卷取机的自动切换；卷取仿真；尾部定位控制；侧导板位置、压力控制；冷却水控制；卷取小车和运送小车的顺序控制等。 3#、4#卷取机控制器（C3SC、C4SC）。主要包括夹送辊辊缝位置、压力调整；助卷辊辊缝位置、压力调整；助卷辊踏步控制；卷筒芯轴位置控制；卸卷小车、钢卷小车的顺序控制等。 流体控制器（CFLD）。包括液压系统逻辑；辅助系统逻辑；润滑油系统逻辑；干油系统逻辑等。 由于其控制功能较多，现主要对夹送辊、助卷辊控制功能的实现予以描述。 夹送辊的辊缝由一对液压缸控制，在卷取带钢过程中控制液压缸来调节夹送辊辊缝上升或下降，该辊缝取决于带钢的厚度和提供带钢接触压力的大小以及卷取机的工作状态。当4#卷取机将被用来卷取带钢时，上夹送辊被抬升到接近最大位置；当3#卷取机被用来卷取带钢时，夹送辊在较低的位置使用，夹送辊辊缝被最初定位成一个略小于板带厚度的预设辊缝，当带钢头部通过时，夹送辊弯曲带钢向下进入卷取机的导入板，在带钢头部通过后，夹送辊将调控压力使上辊压靠在带钢上。在带钢卷在卷筒上之前，夹送辊提供超前速度使夹送辊和精轧机之间产生前张力，在带钢卷上以后，夹送辊以较低压力保留与带钢的接触，当带钢尾部离开首架精轧机后，夹送辊的压力随着带钢尾部离开精轧机的架数而增加，当带钢离开精轧机时，夹送辊将调控充足的张力来阻止辊与带之间的打滑，并且夹送辊将保留与卷筒之间的张力。夹送辊调节辊缝有两种基本的工作方式，即位置方式和压力方式，位置方式是在带钢进入卷取机以前，压力方式是在带钢进入卷取机建立张力后才开始投入。 助卷辊由三个独立驱动的辊子组成，环绕卷筒成将近相等空间的布局，当带钢头部卷在卷筒上时，提供从夹送辊入口开始的带钢头部跟踪，并且当头部通过每一个助卷辊时提供每一个助卷辊的自动跳步控制，辅助卷取机穿带直到卷完3~4圈，当张力建立后助卷辊从钢卷上回缩并且随着钢卷的卷径增加保持一个固定的辊缝。助卷辊回缩到允许钢卷小车卸卷的预定位置，当带钢尾部离开精轧机后，助卷辊辊缝被锁定以允许接收末架精轧机与夹送辊之间的带钢，助卷辊将控制一个预先设定的压力接触钢卷以使尾部压靠在钢卷上，最后，助卷辊在钢卷卸卷后完全回缩在初始位置。助卷辊自动跳步控制将包括：助卷辊位置控制，设定每一个环绕卷筒的助卷辊的辊缝位置；助卷辊压力控制，调节助卷辊接触到带钢的压力，该压力由带钢厚度、宽度和屈服应力决定；从位置控制无扰动切换到压力控制或头部在卷筒上卷绕时从压力控制无扰动切换到位置控制；带钢头部跟踪决定何时开始每一个助卷辊的跳步，以及何时助卷辊返回来压靠在钢卷上。 3 结束语 该控制系统结构简单、清晰，且采用分布式结构，便于工厂设计、安装和调试，快速信号和慢速信号使用不同的I／O模板，与精轧机的过程机交换信号较少，在该网络中断的情况下，经人工干预可继续生产而不会停机。 从2003年5月11日3#卷取机卷取第1个卷后，经过三个月的精调，于8月初完成验收，达到了合同指标要求，并已具备生产X65和X70级管线钢的能力。生产一年多来，该系统运行安全稳定可靠，为高质量完成繁重生产任务提供了有力保障。