鍍鋅連退機(jī)組光整機(jī)改造 楊曉東 （ 新鋼釩冷軋廠 ） 摘 要 ：介紹了用西門(mén)子 制系統(tǒng)代替光整機(jī) 制系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)備硬件條件，以及工藝要求，使用西門(mén)子 言進(jìn)行功能開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)，完成了光整機(jī)的系統(tǒng)升級(jí)改造，使其滿足連退機(jī)組新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)對(duì)光整機(jī)低軋制力的要求。 關(guān)鍵詞 ： 光整機(jī)；控制系統(tǒng)；改造0 引言 攀鋼冷軋廠連退機(jī)組光整機(jī)是日本三菱公司生產(chǎn)的四輥光整機(jī)，采用 1997 年投入使用至今已超過(guò) 10 年，設(shè)備出現(xiàn)不穩(wěn) 定，備件無(wú)法購(gòu)買(mǎi)，程序無(wú)法在線監(jiān)控，光整機(jī)出現(xiàn)故障處理困難，設(shè)備處于高風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)行中，同時(shí)也無(wú)法滿足連退新產(chǎn)品對(duì)低軋制力的要求。根據(jù)光整機(jī)現(xiàn)狀，冷軋廠于 2008年 8月利用原有設(shè)備，對(duì)光整機(jī)實(shí)施系統(tǒng)改造，使其滿足連退機(jī)組新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的要求。 1 光整機(jī)出現(xiàn)的問(wèn)題 鍍鋅連退機(jī)組光整機(jī)在穩(wěn)定使用多年后，主要存在以下問(wèn)題： （ 1）原進(jìn)口光整機(jī)控制系統(tǒng)和備件已經(jīng)升級(jí)，備件采購(gòu)極為困難。 （ 2）光整機(jī)控制系統(tǒng) 編程器由于老化出現(xiàn)故障，無(wú)法與 制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通訊，不方便查找故障。主 電池于 2004 年已經(jīng)到期，超期使用了多年，如果系統(tǒng)停電，程序丟失，無(wú)法下載程序，系統(tǒng)處在高風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)行中。 （ 3）在正常使用過(guò)程中，由于光整機(jī)的液壓缸密封長(zhǎng)時(shí)間使用，使其密閉不嚴(yán)，在缸內(nèi)出現(xiàn)極少的氣體，光整機(jī)使用二級(jí)控制伺服閥，在控制精度上對(duì)閥的要求相當(dāng)高，需要及時(shí)對(duì)氣缸進(jìn)行排氣，排氣時(shí)機(jī)組須停機(jī)，移出支撐輥和工作輥，然后手動(dòng)多次移動(dòng)主液壓缸，每次排氣需要 3 h 左右，嚴(yán)重影響機(jī)組順行。 2 改造設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的問(wèn)題 攀鋼冷軋廠連退機(jī)組光整機(jī)的系統(tǒng)改造方案是基于原光整機(jī)的基礎(chǔ)之上進(jìn)行的，主要利用原機(jī)械設(shè)備進(jìn)行基礎(chǔ)自動(dòng)控制設(shè)計(jì)，于 2008 年 年修中改造安裝完成。改造設(shè)計(jì)中要考慮以下問(wèn)題：必須滿足原來(lái)的操作習(xí)慣；光整機(jī)控制要涉及到三個(gè)系統(tǒng)：光整機(jī)新系統(tǒng)、連退改造新系統(tǒng)以及線上系統(tǒng)，必須解決幾個(gè)系統(tǒng)相互間數(shù)據(jù)的通訊問(wèn)題；舊 磁需要更換，新磁尺的安裝空間狹小，檢測(cè)精度難保證；改造后的光整機(jī)要滿足低軋制力的要求，波動(dòng)不超過(guò) 5 000 N。 3 基礎(chǔ)控制改造方案 光整機(jī)的改造主要是把系統(tǒng)改造換成西門(mén)子的控制系統(tǒng)。按照現(xiàn)有光整機(jī)液壓和電氣控制的功能要求 ,光整機(jī)液壓控制和電氣控制的能力參數(shù)要求（如軋制力、彎輥力等）、液壓控制和電氣 控制精度指標(biāo)要求進(jìn)行改造 ,重新設(shè)計(jì)基礎(chǔ)自動(dòng)化和閥臺(tái)部分，提升整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，方便維護(hù)，滿足電工鋼對(duì)光整機(jī)低軋制力的要求，最大程度地利用原有設(shè)備，減少改造投資費(fèi)用。 系統(tǒng)改造方案：新增一套 代原 制器；新增一個(gè)控制柜，將 裝在控制柜內(nèi)，同時(shí)在柜內(nèi)安裝繼電器，使其具備原繼電器柜的功能；新 增的控制柜保持原控制盤(pán)及繼電器相同的信號(hào)接口，以實(shí)現(xiàn)和主線老系統(tǒng)的搭接；更換伺服閥，選用內(nèi)置放大器的伺服閥，取消原伺服放大器箱。 22 2009 年第 32 卷第 2 期 4 新控制系統(tǒng)的配置 制 系統(tǒng)采用了 7 司于 20 世紀(jì) 90 年代中期針對(duì)現(xiàn)代化工廠特點(diǎn)推出的新一代可編程控制器，適用于中高檔性能范圍的自動(dòng)化任務(wù)。用模塊化及無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固，而且速度快，并支持多種通信接口。 列包括電源模板、 板、信號(hào)模板、通信模板以及功能模板等，并不斷有新模板以及功能升級(jí)的模板推出。光整機(jī)基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)硬件主要考慮以下兩個(gè)因數(shù)： 鍍鋅連退機(jī)組中央操作室比較狹小，沒(méi)有空間安裝新的操作站；改造前維護(hù)人員只能在入口 值班，光整機(jī)工程站放在出口電氣室，不方便維護(hù)。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際情況，決定不再單獨(dú)增加光整機(jī)的工程師站和操作站，直接將光整機(jī)的應(yīng)用程序通過(guò)以太網(wǎng)合并在原連退機(jī)組改造的西門(mén)子 目中，在入口電氣室可以監(jiān)護(hù)光整機(jī)的控制程序。光整機(jī)的操作畫(huà)面直接增加在原 務(wù)器中，新增加的操作畫(huà)面的人性化設(shè)計(jì)，操作在任意監(jiān)控站均可看見(jiàn)，同時(shí)滿足操作習(xí)慣。 光整機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)路配置 見(jiàn)圖 1。 圖 1 光整機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)路配置 5 基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 光整機(jī)的控制系統(tǒng)采用西門(mén)子編程語(yǔ)言，對(duì)原有的檢測(cè)元件的 更換主要有壓力傳感器替代壓頭功能；磁致線性位移傳感器代替 在主液壓缸 采用 外置式 安裝， 模擬量輸出，分辨率可達(dá) 5 m。 傳感器為非接觸式檢測(cè)，具有高速、可靠和精確的數(shù)據(jù)處理及通信能力，可同時(shí)提供速度和位置輸出，無(wú)需新標(biāo)定或定期維護(hù)，能分別檢測(cè)兩個(gè)主液壓缸移動(dòng)的位置，液壓執(zhí)行單元采用 服閥控制 整機(jī)控制及檢測(cè)見(jiàn)圖 2。 圖 2 光整機(jī)控制及檢測(cè) 入口電氣室 增加光整 程序師 新增加光 整機(jī)系統(tǒng) 交換機(jī) 中央操作室 連退機(jī)組改造系統(tǒng)配置 張力 預(yù)設(shè)定 軋制力 預(yù)設(shè)定 延伸率測(cè)定 壓力檢測(cè) 防皺輥 速度 原 頭檢側(cè) 閥臺(tái) 撐輥傳動(dòng) T s #張力輥 4#張力輥 張力 預(yù)設(shè)定 攀 鋼 技 術(shù) 23 控制程序主要采用西門(mén)子的 程語(yǔ)言，控制的對(duì)象主要是主液壓缸的精確移動(dòng)。 反饋信號(hào)有兩個(gè)，分別是位置和 軋制力信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)直接進(jìn)入程序功能塊 ，最終目標(biāo)值是操作在 面上對(duì)光整機(jī)的主軋制力和軋制力偏差的給定值， 當(dāng)輥縫大于 6 光整機(jī)的控制是以位置控制為主，當(dāng)輥縫小于 6 主液壓缸程序控制示意見(jiàn)圖 3。 圖 3 主液壓缸程序控制框圖 原光整機(jī)的工作輥正彎設(shè)備主要對(duì)支撐輥起平衡作用，基本不具備對(duì)工作輥的調(diào)整作用和對(duì)帶鋼板型的影響。 由于受機(jī)械位置的限制，改造光整機(jī)無(wú)法增加工作輥負(fù)彎的機(jī)械設(shè)備，這次改造增加了正彎輥的調(diào)整功能。在彎輥的控制引入 環(huán)控制，用位置式數(shù)字 節(jié)器。 節(jié)器參數(shù)的整定采用兩步整定法，對(duì) 節(jié)器的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)比例和積分部分進(jìn)行了限幅處理。由于偏差長(zhǎng)期存在導(dǎo)致積分容易飽和，所以允許偏差的存在，當(dāng)偏差小于一定值時(shí)，就切除積分控制作用。由于原彎輥管路長(zhǎng)，正彎輥力反饋波動(dòng)大，反饋值取 10 次的平均值，在程序中預(yù)設(shè)了100 000 N 的彎輥力的下限值，滿足正彎對(duì)支撐輥的平衡作用。彎輥力最大設(shè)為 850 000 N，根據(jù)板型控制的要求可調(diào)整彎輥力。 6 應(yīng)用效果 光整機(jī)設(shè)備改造于 2008 年 8 月年修中安裝調(diào)試完成， 10 月投入試運(yùn)行，與原光整機(jī)控制系統(tǒng)比較西門(mén)子 制系統(tǒng)設(shè)置和布局合理，可靠性高，擴(kuò)展性好。改造后，光整機(jī)自動(dòng)化程度高，故障、報(bào)警信息簡(jiǎn)單明了，從而使設(shè)備維護(hù)簡(jiǎn)單化。利用 開(kāi)發(fā)的監(jiān)控畫(huà)面，工藝參數(shù)設(shè)定方便，綜合性強(qiáng)，人機(jī)界面美觀友好，操作更方便。光整機(jī)改造后主軋力可以穩(wěn)定運(yùn)行在 100 000 N，滿足連退機(jī)組新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)對(duì)光整機(jī)軋制力的要求。 光整機(jī)系統(tǒng)改造后，滿足以往