高線集卷控制系統改進

周 東 宣龍高速線材有限責任公司

高線集卷控制系統改進

周 東 宣龍高速線材有限責任公司

本文主要介紹高線集卷系統組成、工作原理及針對集卷設備存在的部分問題進行改進的方法。

集卷區；變頻器；直流制動；位置對中

1、前言

宣龍公司第二條高速線材生產線于2006年9月建成投產，為全自動化連續單線無扭軋制、控冷高速生產線，設計年產量45萬噸。主要生產φ5.5～16mm的光面和螺紋盤條。

2、系統功能

高線集卷區完成將風冷輥道散卷收集整理后運送到PF鏈的工序。其設備主要包括分離指、鼻錐、內芯軸、芯棒、承卷平臺和卸卷小車。整體動作過程為：

1）散卷由風冷輥道進入集卷筒，當盤卷達到一定高度后，分離指打開，落到承卷平臺上，承卷平臺開始開始慢速下落。

2）輥道上的鋼完全落到承卷平臺上后，分離指閉合，平臺快速下降，同時內芯軸下降。當平臺和內芯軸均下降到位后，平臺打開，芯棒開始旋轉。

3）芯棒旋轉到位后，平臺閉合上升，內芯軸上升，集卷小車前進接卷，接卷動作完成后卸卷，然后小車再次駛向接卷位，C形鉤駛出，小車返回。整個循環過程結束,等待下一次動作循環執行。

3、控制系統構成

為實現集卷的功能，其控制系統組成如圖1。

整個系統以Profibus-DP方式進行通訊。主站采用S7400系列CPU型號6ES7 414-2XG03-0AB0，PROFIBUS1中遠程站RT31連接操作所用的輸入輸出信號，RT32為集卷區檢測輸入信號和輸出控制量。接口模板IM467型號6ES7 467-5GJ02-0AB0，PROFIBUS2用于連接小車行走、平臺升降和芯棒旋轉電機控制的變頻器，平臺升降采用變頻器型號為6SE7031-5EF60-Z，小車行走和芯棒旋轉采用變頻器型號為6SE7031-0EF60-Z。

4、集卷設備的部分改進

集卷區主要特點是：設備檢測和控制元件多、動作頻繁、環境差。因此設備易受干擾或損壞，故障率高。日常生產維護中應加強對檢測元件的防護及線路的保護，合理選擇線路走向，避免信號受到干擾，同時對設備進行必要改進，這些對于保證設備穩定運行至關重要。

圖1 控制系統分布圖

下面就我廠在集卷區進行的部分改進加以介紹：

4.1 集卷小車位置檢測和卸卷位置對中控制

集卷小車的位置檢測和對中，我們以前采用的方法是在小車控制電機處安裝碼盤，用于檢測小車新走的位置，以便進行速度控制和位置對中，接卷處安裝冷檢檢測盤卷長度。小車接卷位碼數L1(初始碼數)，小車到C型鉤中心位碼數L2，小車行走過程中冷檢檢測到有卷時碼數M1，無卷時碼數M2。則小車停止位碼數為L2+( M2-M1)/2。雖然整體控制思路是正確的，但存在以下問題：集卷區環境較差，碼盤易損壞；碼盤電纜和小車電機的動力電纜要同時經過活動拖鏈連接到小車車體相應的設備上，小車變頻電機造成的電磁干擾對碼盤線路影響很大，導致數據測量不準；碼盤電纜隨車體往復運動造成破損和斷裂。控制效果不很理想，同時維護費用很高。

之后我們用滑輪組來完成小車的位置檢測和小車定位圖2所示，虛線框圖部分由兩個定滑輪和一個動滑輪組成線塔位于車體后端，通過鋼絲繩連接。動滑輪底部安有配重，隨小車的移動而上下運動。位置檢測開關安裝在線塔支架上，為五個對射開關，分別用于接卷位、接卷減速位、卸卷位、卸卷停止位和卸卷極限位五個位置檢測。位置對中可通過小車到停止位后程序延時進行控制，對于不同的鋼種需要適當調節，參數修改可設置在操作畫面上，操作很方便。由于整個裝置位于集卷區后端，因此環境好，線路固定、開關不會受到粉塵、震動、機械偏移影響，運行穩定維護量小，應用效果很好。

4.2 變頻設備由抱閘制動改為電磁制動

集卷區由變頻器控制的設備有集卷小車行走電機、平臺升降電機和芯棒旋轉電機，以上均由抱閘進行制動。在實際應用中，由于抱閘調節不合適或抱閘磨損經常造成設備停過位和堵轉故障。有鑒于此，我們將抱閘制動改為電磁制動。

其工作原理為：當變頻器的輸出為零，異步電動機的定子不再有磁場旋轉時，變頻器向異步電動機的定子繞組通入直流電流，異步電動機便處于能耗制動狀態，轉動的轉子切割靜止磁場而產生制動力矩，使電動機迅速停止。此種方法使動能轉化成電能，以熱損耗的形式消耗于電動機的轉子回路中。它的好處就是使系統在很短時間內準確停車。仍以集卷小車控制為例，改造前集卷小車采用機械抱閘制動，當小車停止運行時，撤掉給變頻器的使能，同時小車的抱閘線圈動作，靠機械摩擦力讓小車制動。改電磁制動具體方法是：合閘時后給變頻器使能信號，小車速度給定為零時仍然保持使能信號為1，變頻器以off3方式停車，激活直流制動。激活后變頻器沿著斜坡（參數p466.1）降至直流制動開始頻率（參數p398），在去磁時間（參數p603）內逆變器脈沖被封鎖。接著，按所設置的制動時間（參數p397）注入所需的制動電流（p396）進行直流制動。我們采用直流制動電流p393=20A、制動時間p397=5.0、去磁時間p603=1.55，長期使用效果非常好。

5、結束語

經改進的集卷控制系統，在近四年的使用中，運行穩定，設備事故率低，能很好地滿足生產要求。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.16.033