SIMATICTDC在平整機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用

1、 SIMATICTDC在平整機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用 祝得治 劉朔摘 要：平整分卷機(jī)組用于改善薄規(guī)格帶鋼的板形和平直度，提高帶鋼力學(xué)性能有著重要作用。本文對(duì)邯鄲鋼鐵集團(tuán)公司連鑄連軋廠的平整分卷機(jī)組使用的SIMATIC TDC的特點(diǎn)及自動(dòng)化系統(tǒng)配置進(jìn)行了介紹，對(duì)于SMATIC TDC對(duì)帶鋼速度控制及AGC控制應(yīng)用進(jìn)行了闡述，實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定同時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量良好。Key：平整分卷 SMATIC TDC 帶鋼速度控制 AGC控制1 SIMATIC TDC的主要特點(diǎn)SIMATIC TDC系統(tǒng)由硬件模塊和軟件組成，能夠用圖形軟件工具CFC來編程，為要求高速且高智能化的交傳動(dòng)提供了理想的解決辦法。基于

2、SIMATIC TDC的自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件組成如下：1.Subrack：UR5213 21個(gè)插槽，帶背板通訊總線，電源組件。2.CPU 551控制板：64位的RISC 浮點(diǎn)CPU模塊帶有266MHZ的內(nèi)部時(shí)鐘。這個(gè)模塊有一個(gè)程序存儲(chǔ)卡MC500，卡里包含有開環(huán)和閉環(huán)結(jié)構(gòu)的軟件。CPU551的典型采樣時(shí)間是 0.01ms。3.SM500模塊：快速I/O模板?？山訑?shù)字量.模似量.增量型及絕對(duì)型編碼器。4.CP50M0 Profibusc通訊板：具有兩個(gè)Profibus DP接口。5.CP51M0 Ethernet通訊板有一個(gè)同軸電纜接口.一個(gè)光纖接口.一個(gè)RJ45接口。6.SU13：接口模塊SIMA

3、TIC TDC用SIMATIC PCS7工程師工具的CFC和D7-SYS（函數(shù)庫）構(gòu)成。CFC軟件在這個(gè)程序中允許用一個(gè)圖形軟件來完成技術(shù)功能的構(gòu)成。D7-SYS包含了一個(gè)有250個(gè)功能區(qū)的目錄（算術(shù)、三角函數(shù)、I/O轉(zhuǎn)換、斜坡功能、PID控制器、通訊、追蹤等）。編程器可通過CP50M0上的MPI接口直接和SIMATIC TDC連接。2 Simatic TDC的控制功能本條生產(chǎn)線的TDC主站共配置三塊CPU模塊，三塊CPU模塊分別命名為“D01”、“D02”、“D03”，分別位于TDC主站的1#3#插槽。每個(gè)CPU分別實(shí)現(xiàn)不同的控制功能，D01實(shí)現(xiàn)帶鋼速度的主令控制，D02實(shí)現(xiàn)AGC、彎輥控制

4、及延伸率控制，D03實(shí)現(xiàn)邏輯順控功能，以下分CPU分別介紹相應(yīng)的控制功能。2.1 帶鋼速度的主令控制功能帶鋼速度控制功能主要包括主速度爬坡，速度預(yù)設(shè)，卷徑計(jì)算，張力控制，鋼卷慣量和損耗計(jì)算，自動(dòng)減速和數(shù)據(jù)通訊等功能，這些控制功能分別在“D01”中實(shí)現(xiàn)。主速度爬坡以預(yù)設(shè)的速度基準(zhǔn)為基礎(chǔ)，主速度斜坡發(fā)生器以下列的模式完成速度的設(shè)定控制。其工作模式如下：a.當(dāng)全線在慢速穿帶時(shí)采用速度一致控制;b.卷取機(jī)在張力控制時(shí)采用速度非一致控制;速度給定計(jì)算這個(gè)控制的功能是在考慮以下要求的情況下，計(jì)算出平整線所有軋線電機(jī)的基準(zhǔn)速度。a.來自PLC系統(tǒng)的目標(biāo)速度給定;b.分檔位加速率控制速度的變化;c.靠工藝微調(diào)

5、速度的修正值;d.由給定電流限定值來減小斜坡斜率;e.在鋼卷直徑變化時(shí)，最大線速度保持不變;鋼卷直徑測量開卷機(jī)鋼卷直徑計(jì)算的信號(hào)來自安裝在矯直輥前的前張力加送輥上的雙輸出編碼器回饋PLC;卷取機(jī)鋼卷直徑計(jì)算的信號(hào)來自于安裝在卷曲前后張力加送輥的雙輸出編碼器回饋PLC。帶鋼張力控制卷取機(jī)張力控制保證不隨卷徑變化，卷曲帶鋼張力恒定。這是通過數(shù)學(xué)公式測算完成的，張力控制系統(tǒng)通過測量實(shí)時(shí)卷徑值來計(jì)算轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)值從而保證張力恒定（給定張力轉(zhuǎn)矩控制）。變頻傳動(dòng)系統(tǒng)采用最大力矩控制方法控制電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，從而達(dá)到控制張力的目的。卷取機(jī)轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)值通過累加以下值來計(jì)算：a.卷曲給定張力的轉(zhuǎn)矩;b.慣量補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩;c

6、.電機(jī)和齒輪箱的補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩;機(jī)械慣量和損耗補(bǔ)償卷取機(jī)電機(jī)、鋼卷、芯軸和減速機(jī)齒輪的慣量和損耗根據(jù)以下參數(shù)來計(jì)算：a.軋制線給定速度;b.軋制時(shí)分檔加減速;c.帶鋼寬度;d.帶鋼厚度;e.原料直徑。自動(dòng)減速控制在以下情況下實(shí)行自動(dòng)減速功能：a.為了避免工作輥損壞，入口帶尾在軋機(jī)前全線停車，在開卷機(jī)還剩800MM卷徑時(shí)開卷提前自動(dòng)減速至30M/min;b.當(dāng)分卷時(shí)，卷取機(jī)上的帶鋼已達(dá)到所需重量前，需自動(dòng)減速;為了完成這個(gè)功能，CPU不斷計(jì)算在開卷機(jī)上的剩余長度和卷曲上帶鋼的重量，當(dāng)這兩個(gè)值達(dá)到預(yù)定值時(shí)，要求有一個(gè)根據(jù)實(shí)際全線降速至30/min，剩余鋼卷的速度也將重新穿帶生產(chǎn)。數(shù)據(jù)通訊通過Modbus

7、 DP對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。2.2 AGC控制功能AGC控制功能主要包括壓下閉環(huán)控制，軋線零位標(biāo)定，輥縫預(yù)設(shè)，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，正彎輥閉環(huán)控制，負(fù)彎輥閉環(huán)控制，自動(dòng)延伸率控制等功能，這些控制功能分別在“D02”中實(shí)現(xiàn)。壓下閉環(huán)控制恒壓力控制是平整機(jī)的常見生產(chǎn)模式。軋制壓力設(shè)定值為MMI的輸入加延伸率（千分之零點(diǎn)三）修正值?？紤]到彎輥控制補(bǔ)償，支撐輥壓力補(bǔ)償，工作輥平衡補(bǔ)償和工作輥輥?zhàn)灾?，通過來自AGC缸的壓力、位置傳感器的信號(hào)，用專用功能塊計(jì)算出軋制壓力的實(shí)際值。軋制壓力控制器通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)整，通過實(shí)際操作工對(duì)兩側(cè)軋制力的微調(diào)達(dá)到最佳鋼板表面質(zhì)量。零位標(biāo)定這個(gè)功能靠操作工手動(dòng)開始，通過一個(gè)自動(dòng)程序來

8、為通過壓力、位置傳感器確定工作輥及軋線的零位，以便計(jì)算工作輥之間的距離。這個(gè)程序必須在換輥完成以后執(zhí)行。它能確保工作輥之間的軸向平行，并不受軋制材料的影響。主要影響的參數(shù)有工作輥的平直度，圓滑度及兩側(cè)最大軋制力強(qiáng)度測試。輥縫預(yù)設(shè)當(dāng)帶鋼厚度發(fā)生變化時(shí)，此功能根據(jù)PLC的設(shè)定值進(jìn)行自動(dòng)輥縫事前設(shè)定（也稱預(yù)設(shè)值），位置控制器通過來自AGC壓下缸的位置傳感器的實(shí)際位置信號(hào)控制工作輥達(dá)到軋輥間隙設(shè)定。這個(gè)PLC系統(tǒng)的設(shè)定值要考慮原料和工作輥的鋼度補(bǔ)償。動(dòng)態(tài)補(bǔ)償在加、減速階段引起的厚度缺陷可通過MMI里的數(shù)學(xué)模型根據(jù)輸入的原料密度、硬度等相關(guān)數(shù)據(jù)來進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。正彎輥閉環(huán)控制正彎設(shè)定是MMI設(shè)定的一部分。

9、正彎實(shí)際值根據(jù)AGC中的壓力傳感器信號(hào)計(jì)算和實(shí)際的工作輥使用情況。正彎控制器的控制補(bǔ)償了從AGC軋制力控制引起的干擾。負(fù)彎輥閉環(huán)控制負(fù)彎設(shè)定是MMI設(shè)定的一部分。負(fù)彎實(shí)際值A(chǔ)GC的壓力傳感器信號(hào)計(jì)算和實(shí)際的工作輥使用情況。現(xiàn)場由于輥的情況比較糟糕，基本用不到負(fù)彎工作輥就需要下機(jī)磨削，所以此功能基本不用3 結(jié)語AGC壓下是現(xiàn)在主流的板帶鋼產(chǎn)品軋制方式具有極其重要的地位。所以，TDC具有便于控制、固定式、成本低、耐污染、自調(diào)節(jié)、事故率低等優(yōu)點(diǎn)。在邯鋼CSP平整線的應(yīng)用證明，TDC系統(tǒng)具有極高的及時(shí)跟隨能力，但由于精度過高經(jīng)常在使用中如若AGC倆側(cè)壓下缸動(dòng)作不同步或者原料缺陷過大時(shí)，造成緊急停車直至飛車;應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況調(diào)整參數(shù)在滿足生產(chǎn)要求的同時(shí)減少報(bào)警的產(chǎn)生，提高其魯棒性，進(jìn)一步滿足各種生產(chǎn)的需求。Reference1 趙宗楠，孫平.珠鋼CSP熱連軋機(jī)機(jī)架HGC系統(tǒng)故障分析.2金柏林，張艷.AGC系統(tǒng)故障分析J.現(xiàn)代冶金，2009年06期.3劉樹敏，李全勝，高程瑞.1200mm四輥可逆式冷軋機(jī)AGC系統(tǒng)性能分析業(yè)大