2130酸洗連軋線自動控制程序優(yōu)化

王 松

（馬鋼設(shè)備管理部，安徽馬鞍山 243000）

1 設(shè)備簡介

馬鋼冷軋總廠2130 酸洗連軋生產(chǎn)線是引進日本三菱公司的成套設(shè)備，電氣控制系統(tǒng)采用日立R700 系統(tǒng)，設(shè)計能力為年產(chǎn)200 萬t 汽車板、高檔家電用板等。為后續(xù)鍍鋅線、連退線等提供冷軋基料，其生產(chǎn)節(jié)奏的穩(wěn)定性直接影響后道工序。

2130 酸洗連軋線入口段采用雙通道設(shè)計，兩個通道交互上卷作業(yè)，在雙層剪切頭切尾后，前卷帶尾和后卷帶頭依次送至激光焊機，焊機將前卷尾部和后卷頭部焊接起來，為冷連軋軋機連續(xù)生產(chǎn)提供基礎(chǔ)條件。入口段設(shè)備布置見圖1。

圖1 入口段設(shè)備布置圖

由于酸洗連軋線是冷軋帶鋼工藝的主要生產(chǎn)線，生產(chǎn)節(jié)奏快，操作人員在生產(chǎn)過程中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)前一卷鋼卷帶尾并沒有自動停止在雙層剪前面等待剪切帶鋼尾部，反而有時會沖過雙層剪再停止。情況嚴(yán)重時會沖過激光焊機（WELDER）觸發(fā)入口段強制停機，輕則影響中央段生產(chǎn)節(jié)奏，重則逼停全生產(chǎn)線。

2 控制邏輯及分析

通過討論、分析日立控制系統(tǒng)的入口段和中央段程序。鋼卷尾部自動停止（ATES）功能中將操作計算機（HMI）設(shè)定的帶尾剪切長度和安全長度總和作為固定位置停下來的安全距離（Le）停止在雙層剪之前，供雙層剪自動剪去板型不良、厚度超差的帶鋼尾部。日立系統(tǒng)控制邏輯如下：

1）此功能將鋼帶的尾部停在所需的位置

由公式（1）計算停車剩余距離Lse，由公式（2）計算軋件剩余長度，當(dāng)Lse≥Lne 時，控制程序通過運算，在Lse=Lne輸出一個降速停止命令。

式中：a——加速度/減速度比，m/s2；

V——實際生產(chǎn)線速度，m/s；

σ——鋼卷空間系數(shù)；

H——鋼卷的平均厚度，mm；

Dt——開卷機心軸直徑，mm；

Le——在固定位置停下來的安全距離，mm；

N——實際鋼卷圈數(shù)；

V0/V1——自動減速控制速度，m/s；

T0/T1——自動減速控制時間，s。

2）在自動減速并停止在預(yù)設(shè)定位置的一系列過程中，設(shè)定低速保持速度V0（保持時間T0）和V1（保持時間T1），以便降低高速運行的生產(chǎn)線安全停止運行。速度控制模型見圖2。

圖2 速度控制梯形圖

通過控制模型公式的分析，影響剩余鋼卷帶鋼長度，以及準(zhǔn)確位置停車的參數(shù)因素，主要表現(xiàn)在兩個方面：

（1）影響生產(chǎn)線停車剩余距離Lse長度

在固定位置停下來的安全距離Lse 是通過LEVEL 2 和HMI 畫面設(shè)定帶尾預(yù)留剪切長度。帶鋼以V0、V1速度運行的距離，通過控制時間參數(shù)t0/t1 調(diào)節(jié)。產(chǎn)線加減速率a，控制剎車減速距離。由于整個傳動機械設(shè)備能力設(shè)計確定了最大限幅，此加減速率a為設(shè)備固定值。如通過提升改造入口段設(shè)備能力，無論是資金投入還是改造工期投入都是相當(dāng)大。

（2）影響計算鋼卷剩余長度Lne因素

開卷機芯軸直徑Dt為設(shè)備設(shè)計制造定值，鋼卷空間系數(shù)σ是不同厚度的帶鋼通過數(shù)據(jù)查表獲得的經(jīng)驗系數(shù)，而鋼卷的平均厚度H 是熱軋生產(chǎn)線通過生產(chǎn)管控系統(tǒng)傳送過來的。通過抽查檢測實際帶頭、帶中、帶尾的實際厚度發(fā)現(xiàn)，熱軋帶鋼在頭部和尾部平均厚度略微與下發(fā)厚度有超差，多數(shù)為超厚度。這樣超厚度的鋼卷就導(dǎo)致在開卷機上實際鋼卷長度數(shù)據(jù)小于控制程序理論計算長度。這種理論計算長度和實際鋼卷長度不符的情況，常導(dǎo)致生產(chǎn)過程中發(fā)生鋼卷尾部并沒有停止在雙層剪前面等待剪切帶鋼尾部，反而沖過雙層剪再停止的現(xiàn)象發(fā)生，尤其是在生產(chǎn)4.5～6.0 mm 等厚帶鋼時出現(xiàn)。圖3是帶尾剪切剩余長度邏輯控制框圖。

圖3 帶尾剪切剩余長度邏輯控制框圖

3 控制程序優(yōu)化及效果

通過以上的控制理論分析，我們沒有選擇投資較大的提高傳動設(shè)備加減速率能力，而是在現(xiàn)有設(shè)備的前提下，通過調(diào)整和優(yōu)化控制程序來消除產(chǎn)線的不足。要保證厚帶鋼不出現(xiàn)帶尾定位不準(zhǔn)的情況，當(dāng)生產(chǎn)4.5～6.0 mm 等厚規(guī)格帶鋼時，合理地優(yōu)化鋼卷空間系數(shù)σ（FG1）和延長降速過程中保持時間（T0/T1），以便在開卷機鋼卷運行接近尾部時，PLC 控制程序?qū)崟r動態(tài)運算鋼卷剩余長度提前減速，以達到預(yù)期停車位置可靠性。具體優(yōu)化和調(diào)整思路如圖4。

圖4 優(yōu)化調(diào)整框圖

圖5 是控制程序優(yōu)化后生產(chǎn)熱軋鋼卷MRTTG00211，卷重20.68 t，卷寬1 421 mm，鋼卷長度519 m，卷徑1 867 mm，厚度4.5 mm 時，通過數(shù)據(jù)跟蹤采集軟件采集的生產(chǎn)實績數(shù)據(jù)。

圖5 優(yōu)化后生產(chǎn)數(shù)據(jù)跟蹤圖

從分類控制優(yōu)化后的運行實績看，通過修訂鋼卷空間系數(shù)和優(yōu)化控制時間等程序修改，完全能夠滿足生產(chǎn)實際需要。這樣既避免投資設(shè)備大規(guī)模改造影響生產(chǎn)，又節(jié)省了額外資金投入，取得了預(yù)期效果，大大地提高了生產(chǎn)效率。