摘要：武鋼第二熱軋廠采用新的工藝、新的設備提高帶鋼板材的質量,橫切線為2250mm寬板線,屬國內首條線,有2臺矯直機組成,矯直機不僅能矯直板材,而且還能消除板材的內應力,提高板材的質量,每臺矯直機采用了當今世界先進的四個主液壓缸的主壓下裝置.其中每一個缸的矯直力達14000KN,位置控制精度要求達到<0.05mm,隨著計算機控制技術的發展,為實現其控制功能提供了一個有力的保證.主壓下裝置的位置AGC是矯直機的一個重要的控制環節,它由FM458進行位置信號、力的信號采集、計算,得出相應的AGC 輸出值,輸出到位置控制回路參加位置控制.
主液壓缸位置閉環的控制,是PLC通過接受來自SMS模型機的位置同步設定值與校準值進行比較,然后與來自SMS模型機的傾斜值,旋轉值, AGC運算輸出值,經過計算得出位置實際設定值作為設定值,同時采集位置當前值作為位置反饋值,與設定值相減,其差值經過比例運算器運算產生一輸出值,控制伺服閥驅動液壓缸接近設定位置值, 當設定值與實際值的差值很小時,起動差值積分回路,對伺服閥進行補償.
關鍵詞：二熱軋 橫切線 控制原理 控制流程
一、概述
隨著各行各業的發展,人們對熱軋帶鋼的質量要求越來越高,這種要求促使了人們用新的手段對帶鋼的加工工藝進行有效的控制,世界上一些先進的工業化國家,均采用新的工藝、新的設備提高帶鋼板材的質量．
武鋼第二熱軋廠橫切線為2250mm寬橫切線,它在國內屬首條線,由德國SMS-DEMAG公司設計的,此線有2臺矯直機組成,矯直機不僅能矯直板材,而且還能消除板材的內應力,提高板材的質量,1號矯直機為帶鋼矯直機,它負責將開卷機開出的帶鋼進行矯直.2號矯直機為鋼板矯直機,它負責將飛剪機剪成的鋼板進行矯直,2臺矯直機為一相對獨立的系統,每臺矯直機采用了當今世界先進的四個主液壓缸的主壓下裝置、頂部液壓缸楔鐵位置控制裝置、底輥液壓缸楔鐵位置控制裝置等多項先進的技術設備.其中每一個缸的矯直力達14000KN,位置控制精度要求達到<0.05mm,隨著計算機控制技術的發展,為實現其控制功能提供了一個有力的保證.
二、橫切線生產工藝圖
三、控制系統的基本組成
矯直機控制系統由1臺SIEMENS S7-400 PLC,2臺FM458應用功能處理器,2臺EXM438 I/O模板,2臺PROFBUS網絡處理模板,1臺Ethernet處理模板,電源模板,1８槽底板,及遠程I/O站ET200等設備組成.
３.1機箱
機箱是SIEMENS PLC的硬件基礎,用于插裝各種模板,本系統采用的是SIEMENS S7-400的18槽中央機箱,機箱提供內部通訊總線,以實現模板之間的內部通訊及CPU-416與FM-458之間的通訊.
３.2 CPU控制器
矯直機控制系統由SIEMENS S7-400 PLC組成,由1塊CPU-416模塊,完成對2臺矯直機的邏輯控制、頂部楔鐵位置、底部楔鐵位置、網絡通訊、與FM458的通訊及I/O的控制功能,開發軟件為STEP7,它們運行在Windows NT環境下,另外遠程I/O采用ET200站,位置傳感器均通過PROFBUS網連接,然后通過光纜連接到主機。
３.3應用功能處理器
使用2塊FM-458應用功能處理器及I/O模板,分別對1、2號矯直機的主壓下裝置的位置AGC進行控制,它們運行在Windows NT環境下.FM458應用功能處理器必須放置在帶有SIMATIC P-BUS,K-BUS總線的S7-400底板上.FM458能進行128MHz 64bit的浮點數運算,有0.1ms的快速循環周期等.其I/O連接通過EXM438 I/O模板進行,EXM438模板提供數字和模擬I/O及增量和絕對值編碼器通道.
３.4 PROFBUS網通訊模板
負責PROFBUS網絡的通訊工作,該系統中分布式I/O ET200站,位置傳感器等均連接在PROFBUS網上。
四、控制功能
４.1.主壓下裝置的位置AGC控制
主壓下裝置的位置AGC是矯直機的一個重要的控制環節,它由FM458通過CFC編程的,進行位置信號、力的信號采集、計算,得出相應的AGC 輸出值,輸出到位置控制回路參加位置控制,主要控制方法是PLC采集入口,出口側的力分別相加得出總力,相減得出差值。
1)總力乘上AGC系數,減去校準的彈跳系數作為積分的設定值, 設定值再與積分反饋值相減得出積分輸入量,輸入到積分器,積分器輸出后與同步比例放大倍數Kp相乘,經限幅處理后輸出到位置控制環節,與位置控制給定值進行相加.參與位置控制.
2)相減得差值乘上AGC的系數后再乘上傾斜系數作為積分的設定值,設定值再與積分反饋值相減得出積分輸入量, 輸入到積分器,積分器輸出后與同步比例放大倍數Kp相乘,經上,下限幅處理后輸出到位置傾斜控制環節, 與位置控制給定值進行相加.參與位置控制.
４.２主壓下裝置的位置閉環控制
每臺矯直機有四個主液壓缸,它們與矯直機的上輥架直接相連接,主壓下液壓缸直接負責矯直工作,它的位置精度好壞直接影響矯直質量. 它由FM458編程控制,具體控制框圖如下圖所示:
主液壓缸位置閉環的控制,是PLC通過接受來自SMS模型機的位置同步設定值與校準值進行比較,然后與來自SMS模型機的傾斜值,旋轉值, AGC運算輸出值,經過計算得出位置實際設定值作為設定值,同時采集位置當前值作為位置反饋值,與設定值相減,其差值經過比例運算器運算產生一輸出值,控制伺服閥驅動液壓缸接近設定位置值, 當設定值與實際值的差值很小時,起動差值積分回路,對伺服閥進行補償.
主液壓缸校準環節的控制,力的閉環只是用于校準環節,在校準環節中,首先,矯直機的上輥架在開起最大位,當校準命令起動后, 矯直機的上輥架按位置控制方式向下壓,當上輥架與校準墊板全面接觸,且四個主液壓鋼接觸壓力均達到時,PLC產生一命令將當前主液壓缸的位置閉環方式切換到力的閉環方式下進行控制,按F1.1力的設定值進行控制.當四個缸的力均到達F1.1后,PLC再產生一命令切換到力的設定值F1.2,按F1.2進行控制, 當四個缸的力均到達F1.2后.PLC產生一命令讀當前值作為校準值,之后將上輥架抬升到最大位,校準工作完成.
四. 工藝流程
矯直機自動控制工藝流程,如流程圖所示。
五.結束語
SIEMENS S7-416 PLC 及FM458應用功能處理器,是一種多功能,性能穩定的控制器,適用于快速、復雜的控制任務。各選擇1塊FM458用于每1臺矯直機液壓位置控制，完成位置檢測位置、位置計算、位置控制、邏輯連鎖及操作顯示方法是行之有效的。
