卸卷小車快速上升準確定位的簡易方法

李 強，任鳳萍

（萊鋼板帶廠，山東 萊蕪 271104）

年產量40萬t的淺槽紊流推拉式鹽酸酸洗機組是萊鋼冷軋薄板的主要生產線。卸卷小車是該機組的主要設備，其主要作用是將鋼卷流暢輸出。工藝流程為：啟動卸卷小車使鞍座下降到低位、進入卷取機卷筒下方，升起鞍座，確認托住帶卷、將卷筒上下托輥打開、卷筒縮徑、卷取機活動支承打開、啟動卸卷小車水平動作卸下帶卷、由小車將帶卷送往固定鞍座上，完成卸卷。本條線卸卷小車主要設備有升降鞍座和橫移小車兩部分。升降鞍座為導向桿式，在該裝置的導向下由升降油缸驅動升降。鞍座升降分快、慢速，均為O型四位三通閥液壓驅動。橫移小車由變頻電機驅動平行運行。

在正常生產中，整個卸卷過程均由操作工手動完成，不僅影響酸洗節奏，而且在小車上升托卷時往往會出現當小車上升還未觸及鋼卷時，操作工誤判斷對卷筒進行縮徑，導致鋼卷迅速下墜，對卷筒產生很大的沖擊載荷。或者出現小車上升觸及鋼卷后繼續上升，造成卷筒受到額外的向上推力，一旦推力過大，將造成卷取機卷筒滑楔斷裂或卷筒變形等危害。因此，小車空載上升能否快速而平穩頂靠在鋼卷上，將直接影響到卷筒使用壽命及整條線的生產效率，同時也是能否實現自動卸卷的關鍵。

一、問題提出

1.常規解決方法及存在問題

為了實現在不同卷徑下的自動卸卷功能，以往的解決方法是借助PLC控制，建立卷徑計算數學模型，鞍座上升為電液比例閥驅動控制，并帶有位移傳感器等精密測距元件。通過控制系統測出的卷徑值，驅動鞍座上升距離，并通過位移檢測元件檢測鞍座上升距離，隨時修正鞍座還需上升的距離，實現準確定位。這類方法由于相關因素太多，系統易受干擾，穩定性較差，且投資較大。

2.新方法提出及試驗

為了能較好地解決這一問題，最大限度地降低投資，根據冷軋薄板酸洗線目前的現狀，擬通過檢測卸卷小車升降鞍座的受壓情況來實現小車上升的準確定位。為此，進行了一系列試驗，其試驗情況統計如下。

（1） 在固定鞍座上放一15.5t重的酸洗成品卷，在小車上升液壓驅動閥臺出口側安裝一壓力表，將小車停于鋼卷正下方，快速驅動小車上升，小車在空載上升中啟動瞬間壓力達到12～13MPa；升起后壓力降為10MPa左右；繼續上升，在接觸到鋼卷的瞬間壓力達到13～14MPa；將鋼卷托起繼續上升中壓力變為12MPa左右。在整個上升運動中，其空載及負載壓力變化范圍較小，不易采集。

（2）慢速驅動小車上升，小車在空載上升中壓力始終保持在1MPa左右；接觸到鋼卷后壓力逐漸上升，當上升到5MPa時將鋼卷托起并在托起鋼卷的上升中保持壓力不變。在整個上升運動中，其空載及負載壓力變化明顯，易于采集。

（3）卸卷小車在快速下降時壓力下降到1MPa以下。

（4） 小車在靜止狀態下，壓力保持為4～6MPa。

（5）小車快速上升的速度是慢速上升的10倍以上。

通過上述試驗可以得出以下結論：在目前的液壓系統條件下，通過慢速驅動小車上升可以憑借壓力檢測實現小車上升的準確定位。但是在這一速度下根本無法滿足快速卸卷的工藝要求。通過快速驅動小車上升雖然能夠滿足快速卸卷的工藝要求，但是由于其空載及負載壓力變化范圍較小，不易采集，無法實現小車上升的準確定位。

二、解決措施

為了解決這一矛盾，作如下方案設計。

在小車的升降鞍座上安裝一個有效檢測距離為15mm的接近開關作為小車上升快慢速轉換的檢測元件。在升降鞍座液壓驅動閥臺出口側安裝一壓力開關，并將壓力信號輸出值設為3MPa，作為小車上升停止的檢測信號。卸卷時，小車進入鋼卷正下方，在滿足上升條件后，小車快速上升，在距鋼卷底部15mm左右接近開關檢測到鋼卷后，小車由快速轉為慢速上升，在慢速上升下小車逐漸接觸頂靠鋼卷的過程中，小車鞍座受壓壓力從1.0MPa逐漸上升，當壓力達到3MPa時，輸出一壓力信號，停止小車上升。實現小車快速而平穩地頂靠在鋼卷上。

試驗中得知小車在停止或上升中壓力均在3MPa以上。在下降時壓力在1MPa以下，小車自動卸卷時，在慢速上升并準確停靠在鋼卷上之前，需經過下降、停止及快速上升的一系列動作。這些動作勢必影響慢速上升停止信號的正確輸出。為此，在程序中對這一信號作上升沿觸發處理，且觸發的前提是在慢速上升的條件下。程序句如下。

這樣，有效地將這一信號進行分離利用，保證了信號的準確性，從根本上解決了問題。

三、效果

此項目投入運行近1年來，系統運行穩定，設備維護簡單。克服了人為操作導致卷取機卷筒受損的情況，并減少了勞動量，提高了生產的穩定性，實現了鋼卷流暢輸出，進一步提高了酸洗線工作效率。

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