馬鋼CSP機(jī)架HGC伺服系統(tǒng)的電氣控制改造及應(yīng)用

鄧檳杰，吳 軍，雷 杰

(馬鋼股份公司第一鋼軋總廠 安徽馬鞍山 243000)

HGC是軋機(jī)液壓輥縫控制系統(tǒng)的縮寫。在連軋機(jī)組中每個機(jī)架都配有HGC系統(tǒng)，其主要裝備有壓力檢測裝置、位置檢測裝置及其配套的伺服閥控制系統(tǒng)。HGC液壓缸可以在位置控制模式和軋制力控制模式下運(yùn)行。原理如圖所示(圖1)。

圖1 HGC系統(tǒng)原理

1 HGC系統(tǒng)現(xiàn)狀

馬鋼CSP生產(chǎn)線于2003年10月投產(chǎn)生產(chǎn)，在安裝調(diào)試時，SMS公司在設(shè)計(jì)和調(diào)試時，常出現(xiàn)HGC系統(tǒng)的伺服閥由于磨損出現(xiàn)內(nèi)泄和零漂超出10%，直接影響HGC系統(tǒng)控制精度。

HGC系統(tǒng)控制方式:1#模式由1#閥和3#閥參與控制;2#模式由2#閥和4#閥參與控制;1+2模式或2+1模式由1#閥、2#閥、3#閥和4#閥同時工作。1#模式或2#模式工作時，DS、OS側(cè)的液控單向閥CHECK VALVE 1#先導(dǎo)閥和2#先導(dǎo)閥都處于工作狀態(tài)，傳動側(cè)的1#伺服閥和操作側(cè)的3#伺服閥處于工作狀態(tài)，而傳動側(cè)的2#伺服閥和操作側(cè)的4#伺服閥也處于工作狀態(tài)但在零位。當(dāng)HGC系統(tǒng)的一個伺服閥出現(xiàn)故障時，直接影響其余三個伺服閥的工作狀態(tài)和軋機(jī)HGC的控制精度。診斷分析故障時，也不好查找具體哪個閥出現(xiàn)故障，只能更換HGC系統(tǒng)的四個伺服閥，徹底處理故障。現(xiàn)場更換四個伺服閥所需時間比較長，兩邊同時處理也需要1.5 h。由于CSP生產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)奏比較緊，我們?nèi)粘Ｌ幚矸謨刹礁鼡Q四個伺服閥，來排查故障。對于更換下機(jī)的伺服閥，只能在液壓測試臺檢測具體哪個伺服閥出現(xiàn)內(nèi)泄和零漂過大的故障。

2 改造方案

2.1 控制模式選擇

分析研究:如果能將它們分開，一對一的控制方式更加有利于故障的判斷，只需一兩分鐘，故障處理更容易更省時間。首先，制定方案:控制模式由1#模式、2#模式、1+2 模式、2+1 模式。1#模式由1#閥和4#閥參與控制，而且1#模式工作時，液控單向閥1#先導(dǎo)閥工作，2#先導(dǎo)閥處于關(guān)閉狀態(tài)。2#模式由2#閥和3#閥參與控制，而且2#模式工作時，液控單向閥2#先導(dǎo)閥工作，1#先導(dǎo)閥處于關(guān)閉狀態(tài)。1+2模式或2+1模式由1#閥、2#閥、3#閥和4#閥同時工作，液控單向閥1#和2#先導(dǎo)閥工作。

2.2 TDC系統(tǒng)程序修改及優(yōu)化

馬鋼CSP的TDC控制系統(tǒng)是由電源框架、處理器摸板、I/O摸板和通訊模板構(gòu)成。CPU551是TDC控制系統(tǒng)的中央處理器，帶有一個4M記憶卡，程序存儲在記憶卡內(nèi)，電源啟動時被讀入CPU551中執(zhí)行，可通過在線功能對處理器和存儲卡中的程序作同步修改。SM500是數(shù)字量/模擬量輸入/輸出模板。CP50MO是MPI/Profibus通訊模板，更換時需要使用COM-Profibus軟件對其進(jìn)行組態(tài)的軟件下裝。

對HGC的TDC控制程序進(jìn)行優(yōu)化完善。改成當(dāng)選擇1#模式時操作側(cè)的1#伺服閥和傳動側(cè)的4#以及操作側(cè)的check valve open，當(dāng)選擇2#模式時傳動側(cè)的1#伺服閥和操作側(cè)的3#伺服閥以及ds的check valve open，仔細(xì)深入的研究程序不難實(shí)現(xiàn)。程序如圖2。

要解決好如何選擇1#check閥、2#check閥或者1+2、2+1的模式。因?yàn)椴煌倪x擇模式控制不同的閥工作，所以它們的精準(zhǔn)度也是不一樣。經(jīng)過仔細(xì)討論、分析，以及對TDC程序進(jìn)行仔細(xì)研讀理解，在程序中增加兩個“BSW”選擇器，一個或門編輯器“OR”塊，當(dāng)選擇1#CHECK閥時，輸入進(jìn)1#“BSW”;當(dāng)選擇 2#check閥是，輸入進(jìn) 2#“BSW”;當(dāng)選擇1+2或者2+1時，輸入通過“OR”塊同時選擇1#2#”BSW”，如圖3。

圖2 原程序控制圖

圖3 伺服閥模式選擇

模式選擇輸入確定后，對check閥的輸出選擇進(jìn)行搭建，因?yàn)樵绦蛑灰x擇自動、手動后同時輸出。所以我們必須增加選擇性的程序段，增加兩個并行的“AND”功能塊，將原HGC的enable信號作為新的”and“塊的一端使能輸入，而“BSW”的輸出作為“and”塊的另外一個輸入。兩個“and”塊的輸出分別作為“bsc2”塊的兩個輸入，而此前的“bsc2”的兩輸入分別是1#2#check閥的使能輸入端。如圖4。

圖4 使能選擇

最后，我們要確定伺服閥的使能輸出，因?yàn)橐簤汗芫€的安裝是固定的不可能重新改變閥臺、油路管線的走向，所以必須在控制程序中加以調(diào)整。原來的四個閥對應(yīng)的四個“DAC”塊分別是傳動側(cè)的1#2#和操作側(cè)的1#2#，它們都是一一對應(yīng)的。由于程序修改后它們實(shí)際和現(xiàn)場不匹配，這樣就會導(dǎo)致HGC缸不受控。針對這一問題反復(fù)研究實(shí)驗(yàn)調(diào)整了它們之間的對應(yīng)關(guān)系。

圖5 伺服閥控制輸出

3 改造效果

改造完畢以后反復(fù)模擬、實(shí)驗(yàn)后投入使用正常。使用后分別對修改前和修改后的軋制力、輥縫、伺服閥的輸出以及伺服閥的響應(yīng)時間等等參數(shù)進(jìn)行了跟蹤對比。如圖6。

對比修改前后不難看出兩側(cè)的軋制力、輥縫更加穩(wěn)定并且伺服閥的offset波動減小，響應(yīng)時間快。

CSP生產(chǎn)線HGC系統(tǒng)改造后，操作和維護(hù)有了很大改觀，具體如下:

操作方面:操作工在軋機(jī)標(biāo)定、軋機(jī)調(diào)平值出現(xiàn)異常時，操作工只需切換HGC系統(tǒng)模式。

維護(hù)方面:由于HGC系統(tǒng)改造后，四個伺服閥的工作都是單獨(dú)工作，互不影響，每個伺服閥的工作參數(shù)只放映本身伺服閥的工作性能。伺服閥的更換標(biāo)準(zhǔn):伺服閥軋制過程中，零漂超過8%時，點(diǎn)檢人員更換伺服閥，確保生產(chǎn)正常。

故障診斷和維護(hù):當(dāng)軋機(jī)HGC系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，操作工和設(shè)備維護(hù)人員只需1分鐘切換HGC系統(tǒng)的工作模式，確保HGC系統(tǒng)的正常運(yùn)行。故障診斷時，只需根據(jù)現(xiàn)場現(xiàn)象和閥的參數(shù)，可以確定哪個閥出現(xiàn)故障。故障處理時，只需更換一個故障伺服閥，所需時間最長為30分鐘。對于改造后，HGC系統(tǒng)的故障診斷和處理與以前大大方便、縮短，大大縮短了故障處理時間和節(jié)省大量備件。

圖6 修改前PDA

圖7 修改后PDA

［1］趙宗楠.珠鋼CSP熱連軋機(jī)架HAC系統(tǒng)故障分析［J］.冶金叢刊，2010.3

［2］張士祥.軋機(jī)伺服閥的測試分析［J］.中國設(shè)備工程，2002.1

［3］屠畫.源于共同的機(jī)械、電氣和自動化設(shè)計(jì)的薄板坯連鑄連軋工藝開發(fā)［J］.鋼鐵，2004.2