寬厚板線熱矯直機區域水平傳動自動化控制功能實現與優化

文/唐鑫

中國鋼鐵企業已步入全自動化生產線的時代，但自動化生產線帶來諸多好處的同時也需要高額的投入建設費用、備件輔料費用和維護成本。因此，在實際生產中如何即實現自動化生產的同時又保證設備的穩定運行，延長設備壽命，節約成本則成為企業重點攻關的方向。

1 熱矯直機區域水平傳動自動控制功能

熱矯直機區域水平傳動自動化功能就是當鋼板進入到熱矯直機區域后，通過自動控制熱矯直機區域所有電機的運行，自動輸送鋼板并完成矯直工序，在矯直完成后自動將鋼板送離矯直機區域的功能。

2 熱矯直機區域水平傳動自動化控制功能的實現

傳動設備需要使用變頻電機配合變頻裝置控制。而控制變頻裝置需要水平跟蹤控制PLC，用來計算鋼板所在位置并根據需要給變頻裝置發出指令。還需要工藝模型系統，這個系統會根據工藝需要下發不同的矯直速度。現場安裝光柵等檢測元件，用于鋼板實際位置的校核確認，以提升水平跟蹤模型計算的位置準確度。

2.1 傳動裝置的速度給定

當鋼板進入到矯直機區域后，水平跟蹤控制PLC計算鋼板的位置，對相應區域傳動設備發出給定控制鋼板自動完成矯直工序。在這個過程中，矯直速度分成四類速度：

2.1.1 鋼板輸送速度

即鋼板向矯直機輸送還未進入矯直機的速度，這個速度根據現場實際情況判定，一般大于矯直速度。

2.1.2 鋼板咬入速度

即鋼板進入矯直機內部的速度，這個速度比較慢，因為鋼板在咬入進到矯直內的一瞬間會對矯直輥產生很大的沖擊負荷，因此低速咬入可以減少沖擊負荷保護設備。

2.1.3 矯直速度

即鋼板投入進入矯直機后開始執行矯直速度，這個速度是二級模型（工藝模型）計算并且給出的。

2.1.4 放鋼速度

鋼板在矯直完成后，送出矯直機區域的速度。此速度一般為傳動裝置允許的最大速度，這樣可以快速將矯直完成的鋼板放離矯直機區域。

2.2 水平傳動自動化控制功能的實現

水平跟蹤控制系統結合檢測元件和傳動裝置的反饋信號計算出鋼板位置，使用工藝模型給定速度進行控制。傳動裝置直接執行下發指令，同時也將電機反饋信息返回給水平跟蹤系統。現場檢測元件將檢測到的鋼板位置信息反饋給水平跟蹤PLC，對鋼板的位置校核。通過幾個系統的綜合控制，最終實現鋼板自動矯直。如圖1所示。

3 水平自動化控制存在系統存在問題

自動化無人生產線是未來生產發展的趨勢，但當今的自動化控制系統畢竟是依靠基礎邏輯判斷實現的，在一些特殊情況下會產生許多故障異常。

（1）水平跟蹤控制系統計算鋼板的跟蹤位置與實際之間會產生偏差。自動化控制系統所計算的跟蹤位置是通過傳動裝置的反饋信號與輸出給定綜合計算出來的，但鋼板在實際輸送過程中卻未必到達給定速度，這就會產生誤差。

（2）跟蹤檢測元件不穩定性。由于現場環境的影響（如水汽等遮擋造成的假信號）、維護不到位（檢測元件的安裝位置偏離、元件因未防護好造成損壞）等原因造成檢測元件反饋的信號異常，因此就會影響一級水平跟蹤的正常修正功能。

（3）運行中人為手動控制造成的干擾。一般自動控制系統都允許人進行手動干預，但當人們進行手動干預后就會影響到自動控制的數據修正或者計算出來的偏差過大。

4 水平自動化控制穩定運行優化方向

（1）增強現場檢測元件的點檢維護。可以根據現場工作環境定周期性對檢測元件進行校核、緊固、清掃等維護工作。并且對關鍵參與校核控制的必須加強防護確保不受環境影響。

（2）控制邏輯不斷優化完善。優化的方向需要根據現場實際情況去進行，因為自動化生產線安裝調試的公司一般都采用通用的控制邏輯程序，但在正式投產后每個企業會根據需要進行改進（比如加除磷裝置等），這樣就會產生對檢測元件的影響。所以優化的方向應以現場實際出發，不能盲目照搬避免產生更大的問題。

（3）根據生產環境的不同選取多樣檢測元件參與修正。自動化跟蹤校核中需要檢測元件進行校核，但可能會因有水汽、溫度低于熱金屬檢測范圍、工作環境溫差造成檢測元件容易損壞等造成信號無法正常反饋的問題。這種情況可以采用多種檢測手段并用的方法來彌補環境造成的影響。

5 結束語

雖然自動化生產對設備運行穩定性、信號反饋準確性要求較高，伴隨著高額的備件成本和大量的維護工作。但自動化控制生產線仍是今后發展方向，我們現在能做的事情是根據現場實際情況不斷去不斷完善和優化設備點檢維護標準、控制程序來保證自動化運行更加穩定，通過降低故障率、延長設備壽命等手段實現降低維護成本，進而提升企業競爭能力。