3 500 mm爐卷熱矯直機板坯跟蹤的實現與應用

姜 巍

（山信軟件日照分公司，山東 日照 276800）

在日照精品基地3 500 mm爐卷生產線上，軋件跟蹤起著十分關鍵的作用。爐卷生產線板坯跟蹤系統利用數學模型進行軋制規程計算以及全自動軋鋼的過程控制，對從加熱爐到碼垛機全線進行實時跟蹤，以便協調各個工序的生產節奏，保證生產高效進行。本文主要研究爐卷生產線熱矯直機區域的板坯跟蹤，熱矯直機區域在ACC超快冷區域之后冷床區域之前，其中包括矯直機入口、出口輥道和矯直機設備本體三個區域。矯直機的跟蹤是由輥道速度來計算板坯位置，并由輥道旁安裝的熱金屬檢測器來修正計算。

1 板坯跟蹤系統的位置修正

板坯跟蹤的位置修正需要使用熱檢（HMD），通過熱檢（HMD）對鋼板的頭部、尾部位置進行檢測以實現相應的位置修正。鋼板跟蹤系統的檢測元件分布如圖1所示。

圖1 鋼板跟蹤系統的檢測元件分布

1.1 熱金屬檢測器

熱矯直機區域的熱檢HMD用于檢測鋼板的位置情況，然后將其通訊給熱矯PLC。熱檢位于熱矯直機的入口和出口，它們用于檢測：

1）當鋼板處在矯直區域，信號上升沿到來且理論頭部位置在窗口之內時，修正頭部位置跟蹤。

2）當鋼板處在矯直區域，信號下降沿到來且理論尾部位置在窗口之內時，修正尾部位置跟蹤。

1.2 高溫計

熱矯直機區域安裝有兩個高溫計。1號高溫計位于矯直機輸入輥道入口后約3 m處，當鋼板頭部離開ACC區域時，軋機區域跟蹤系統發送信號到矯直機跟蹤系統，當鋼板到達1號高溫計處開始減速等待，直到輥道控制權交給矯直機區域，此時矯直機二級系統模型會根據1號高溫計測量的鋼板溫度進行預計算。2號高溫計位于熱矯直前約3 m處，當鋼板運行到此處時二級模型會根據檢測到的鋼板溫度數據進行計算設定修正。

2 輥道的跟蹤控制

熱矯直機前后輥道速度由西馬克MTR與熱矯直機PLC共同控制，在熱矯直機區域沒有鋼板時，輥道速度由西馬克MTR控制，當鋼板進入熱矯直機區域時，輥道速度由熱矯直機PLC控制。

2.1 主線跟蹤控制系統西馬克MTR和熱矯直機PLC的通信

熱矯PLC和西馬克MTR使用Profibus的通信方式，分別控制熱矯直機主傳動和出入口輥道，見圖2。

圖2 西馬克MTR與熱矯直機PLC的通信

2.2 輥道控制權的分配

正常情況下使用自動模式，此時熱矯直機PLC沒有權限控制熱矯直機的入口和出口輥道，這些輥道是由西馬克MTR控制的，當熱矯直機需要控制這些輥道時，熱矯直機PLC需要向西馬克MTR申請輥道控制權。

在鋼板運送到熱矯入口輥道第二組之前，或高溫計檢測到鋼板頭部之前，輥道設定速度由西馬克MTR計算和下發。鋼板進入矯直機入口輥道第二組后，控制權應提供給熱矯直機PLC，操作人員按下權限請求的按鈕后，熱矯直機根據二級設定控制輥道和主傳動速度。

在鋼板完成矯直之后，入出口輥道將與矯直主傳動速度同步。當操作人員確認完成對鋼板矯直后將鋼板拋出，控制權交還給西馬克MTR。

3 跟蹤基本原理及實現

熱矯跟蹤系統負責對矯直過程中鋼板頭尾位置進行跟蹤計算，當有板坯處于熱矯直區域時，由熱矯直機PLC控制輸入輥道和輸出輥道，其余時間由西馬克MTR控制輸入輥道和輸出輥道。

熱矯跟蹤系統主要跟蹤熱矯輸入輥道、熱矯本體、熱矯輸出輥道三個區域。當板材頭部到達ACC出口的熱檢時，跟蹤開始，此時西馬克MTR將板坯頭尾位置發送給熱矯PLC，并一直持續到鋼板尾部離開輥道出口，熱矯將跟蹤分為預穿帶、穿帶、矯直和拋鋼四個階段。如圖3、圖4所示，整個跟蹤過程是通過輥道實際速度的積分來計算頭尾位置，熱檢上升沿下降沿信號來修正頭尾位置。

圖3 鋼板跟蹤位置1

圖4 鋼板跟蹤位置2

3.1 預穿帶階段

當鋼板離開ACC區域并被其出口的熱檢檢測到時啟動跟蹤，此時西馬克MTR將鋼板頭部位置發送給熱矯PLC，且板坯正處于預穿帶階段直到到達機前最后一個熱檢，此時熱矯直機收到二級下發的矯直數據，由長開轉為短開，根據預設各個設備動作到相應位置。

3.2 穿帶階段

當熱矯直機各個設備到位后，矯直具備矯直條件開始矯直，當程序內鋼板頭部位置大于85 310 mm時，進入到穿帶階段。

3.3 矯直階段

當程序內鋼板頭部位置超過86 690 mm且尾部小于85 310 mm時，鋼板處于矯直階段。

3.4 拋鋼階段

當程序內鋼板尾部位置大于85 310 mm時，鋼板跟蹤處于拋鋼階段，此時鋼板離開矯直機。

4 結語

本文對熱矯直機區域的板坯跟蹤系統進行了分析研究，包括位置檢測及相關位置的跟蹤修正，同時研究了板坯跟蹤的原理及實現，這對熱矯直機自動控制的實現有重要意義，從而保證了生產的穩定運行。