有关棒线材飞剪控制常见问题分析.pdf

冶金自动4 E 2 0 0 7 年增刊 S 2 有关棒线材飞剪控制常见问题分析 杨秀超1 祁风静1 陆龙华1 王全生2 李亚锋2 郭红叶2 张彦2 宋敏2 1 江阴兴澄特种钢铁有限公司轧钢分厂 江苏江阴2 1 4 4 0 0 2 北京金自天正智能控制股份有限公司 摘要 在棒线材生产线上 飞剪作为必备设备之一 对整个生产线的正常生产 产品的成材率影响甚大 本 文结合以往类似工程经验 针对某一现场飞剪控制出现的问题进行分析总结 给出解决方案 以期对他人起到 抛砖引玉的作用 关键词 棒线材 飞剪 倍尺 优化剪切 O 前言 飞剪作为棒线材生产的必备设备 对整个生 产线的正常生产 产品的成材率影响重大 但在 现场调试或日后生产过程中 由于调试人员经验 不足或现场出现这样或那样的问题 直接影响到 了正常生产或成材率 1 基本数据 现结合某一棒材生产线实际情况 给出基本 数据如下 1 生产线按照粗轧6 中轧6 精轧6 布 置 共1 8 机架 并在粗轧 中轧之后 分别设置1 号 2 号飞剪 实现切头 切尾及事故碎断 在精轧 机组后设置3 号飞剪 实现倍尺剪切 2 现场部分数据 3 号飞剪至冷床入口 8 8 m 冷床台面有效长度 1 0 8m 3 最大倍尺长度 9 0m 9m 定尺时 8 4m 1 2 m 定尺时 4 现场3 台飞剪采用西门子公司T 4 0 0 工艺 板控制 23 号飞剪尾部优化控制功能 3 号飞剪周围相关设备及其数据见图l 厶产2 6 6 5 m 1 8 0 m k 3 0n t l 厶 2 4 m 图1 3 号飞剪周围相关设备及其数据 通常 一根钢坯要切成多只倍尺 当轧件头部 抵达H M D 3 时 T 4 0 0 内部计时器开始计时 计时器 计时到的上升沿启动飞剪剪切动作 这样 1 第1 根倍尺剪切计时时间t l 五热 头一 4 一L 剪 哚 2 第2 根以后倍尺剪切计时时间 2 L 热一匕一 孵 y 末 式中 翦为3 号飞剪从停止位置到剪切点运行时 间段内轧件走过的距离 注意 根据成品规格及轧 件速度不同而略有差异 头为第一根倍尺因轧件 头部轧制缺陷 开花 龟裂等 需要切去的长度 陕为末机架轧制速度 L 为正常倍尺的设定长 度 热为倍尺冷却后出现缩短现象而需要补偿的 长度 按照热胀冷缩计算公式 热 L 一T 1 Xe 式中 T 0 为操作温度 T l 为环境温度 e 为 材料自身的膨胀系数 m m 从T 4 0 0 的控制程序来看 3 号飞剪倍尺剪切 启动的必要条件之一是H M D 2 H M D 3 必须同时为 逻辑 1 如果不进行倍尺的优化剪切 则会出现 极端情况 当成品轧件最后一段尾巴尚在H M D 2 的有效检测范围内 而恰巧已走过的轧件长度达 到设定的倍尺长度 即倍尺剪切计时器计时到 如此 飞剪正常启动剪切 但剪切剩余的尾巴有时 可能小于lm 因为1 8 号轧机至冷床人口的输入 辊道间距约为lm 故剪切剩余的短尾可能会留在 输入辊道某段之上 当下一根轧机头部到来时 可 能会带着这段尾部向前无规则的跳动 这样 极有 可能造成后续倍尺不剪切 收稿日期 2 0 0 7 0 6 1 1 修改稿收到日期 2 0 0 7 0 6 2 2 作者简介 杨秀超 1 9 7 2 安徽凤阳人 工程师 主要从事轧钢自动化控制应用与维护工作 1 0 0 冶金自动化 2 0 0 7 年增刊 s 2 另一种情况是 当短尾小于1 0 m 时 这段尾部 会在辊道上跳动而行 结果可能会造成H M D 4 漏 检 进而冷床裙板不动作 这样 这段短尾会一直 冲到冷床输入的的尾端 如果没有挡板 它会像子 弹一样射出去 可能会造成人身事故 还有一种情况 如果倍尺小于3 0 4 0m 在最 后的尾巴在H M D 3 处失钢时 上一根倍尺引起的 冷床入口的裙板动作可能尚未完成 如果冷床区 P L C 逻辑不能记忆此事件的话 同样会造成此尾 巴无法上冷床 关于裙板动作 其控制逻辑设置为倍尺尾部 在H M D 3 处失钢延时 延时到后触发动作 延时触 发的好处在于所有倍尺尾端都会靠近冷床入口一 测对齐 但需要编制逻辑来保证记住还有尾巴过 来 在完成当前动作之后立即接着把尾巴送上冷 床 触发裙板动作也可用倍尺的上升沿延时 但缺 点是所有倍尺包括短尾都要靠近冷床远端对齐 2 1 测长优化剪切控制 这种控制方案利用精轧机前H M D 0 测得和检 失信号进行成品棒材的长度测量 假设轧件通过 H M D 0 的时间为t 当前轧制速度为绦 末机架前 滑率为艿 根据连轧系统秒流量相等的原理 坯 料在各机架通过的时间是相等的 这样可以计算出成品倍尺 红钢 的总长度 总 y 末 1 艿 t 若末机架前滑率为艿忽略不计 即艿认为是 0 贝0L 总 y 末 t 假设当前设定倍尺长度 即棒材分段后上冷 床的长度 为 倍 则可以计算出该坯料要进行的 正常剪切次数和末段棒材的长度 预计剪切次数N o 卫订 三总 三倍 式中 I N T 总 倍 的含义是 总 倍的商取整 比如 运算结果假如在数据5 和6 之间 0 必须取 5 末段的长度 末 总一 倍 N o 在这种情况下 可以采用下列优化方案 1 最短尾要求不小于4 5m 的情况 1 若 倍 末 1 2m 1 0 8m 即 倍 末 9 6m 也就是说 如最后一根倍尺长度加上尾巴不 大于9 6 m 时 则最后一刀不予剪切 这里 1 2 m 是 考虑最后一根倍尺既要充分利用冷床长度 而且 长出倍尺的部分或许还能形成一根定尺 1 2m 定 尺 8 4m 倍尺时 又要留出倍尺尾部滑离冷床对 齐端的距离 2 若L 暗 末 1 2m 1 0 8m 即L 陪 来 9 6m A N D 束 4 5m 则倒数第2 根倍尺长度设定 值更改为 倍 己末 2 3 若 束 4 5m 可与工艺人员进一步协商 确认 则倒数第2 根倍尺设定长度不变 综上所述 无论是倍尺长度是8 4i n 还是9 0r n 只要按照上述方法进行控制 均能保证所有倍尺 不小于4 5m 2 最短尾要求不小于5 4m 的情况 如果工艺要求倍尺长度不能小于5 4r n 此时 就要从倒数第3 根倍尺上扣除至少两个定尺的长 度 然后分配给其后面的倍尺上 但此时 如果还以精轧机前H M D 0 作为轧件 测长的依据就不可靠了 因为在H M D 0 失钢以后 倒数第3 根倍尺可能已经剪切完毕了 基于这个 原因 整根轧件的测长地点必须移到中轧机组之 前 比如1 号飞剪之后 或以1 号飞剪前后的H M D 检得 检失 信号 或以粗轧机组中某个轧机 咬 钢 失钢 负荷电流信号 不过 由于l 号 2 号飞 剪切头 尾的原因 理论计算轧件长度与实际长度 还是存在一些误差 需要注意 如果钢坯较短 在前一根还未在3 号飞剪处剪完 后一根钢坯的测长 计时 信号又 来了 就需要把前后两根钢的测长存储单元分开 以防混淆 同时 采取合适的上升沿信号 每根钢 计算一次即可 2 2 一些逻辑的控制思路 1 在H M D 2 检得后 可利用T 4 0 0 或P L C 内 部的计数器功能累计本根轧件倍尺剪切的次数 在计数器累加器等于 o 一1 时 预置N o 一1 即倒 数第2 根倍尺的长度或给出最后一根不切的标 志 计数器及最后一根不切的标志在下一次轧件 到达H M I Y 2 时 删D 2 上升沿 予以清除 2 建议第1 根和第2 根至第 J 7 一3 根 正常 倍尺 的倍尺设定长度由T 4 0 0 或P L C 根据H M I 设 定计算并分别存放于不同的存储单元R A R B 即 R A L 热 头一厶一工剪 R B L 热一厶一 剪 当9 6m 倍 末 1 0 8m 时 需要从倒数 第3 根倍尺中扣除两个定尺长度 定 其设定值为 R c L 工热一2 L 定一 4 一 剪 倒数第2 根倍尺长度设定值为 1 0 1 冶金自动4 e 2 0 0 7 年增刊 S 2 R D 倍 L 末 2 L 定一L 4 一 剪 当 倍 L 末 1 0 8m A N D L 末 5 4m 时 倒数第 2 根倍尺长度设定值 R D 倍 末 2 一L 4 一 剪 若L 来 5 4 m 则倒数第2 根倍尺设定长度不 变 注意 上述R A 一尺D 的计算 每根钢都要计算 且只能计算一次 3 倒数第3 根 倒数第2 根倍尺设定长度在 测长I D I D 或机架失钢下降沿出现时予以计算并 分别存放于R c R D 假设计算倍尺延时的存储单 元为RL 这样 设定逻辑如下 1 在I I l V I D 2 检得上升沿时 R A 毗 而且只能 传送一次 2 在剪切计数器之累加器 1 时 R B R L 而 且只能传送一次 3 在9 6m 工倍 L 末 1 0 8m A N D 剪切计 数器之累加器 一2 时 尺c 岭尺L 而且只能传 送一次 4 在 倍 末 1 0 8m A N D 末 5 41 1 1 A N D 剪切计数器之累加器 一1 时 月D RL 而且只能传送一次 这里 实际上隐含着一种 情况 即当 柬 5 4 m 时 R L 的设定值以计数器仍 是当剪切计数器之累加器 l 时的数据 5 倍 末 9 6m 最后一刀不予剪切 由于I I l V l D 2 热检信号非常重要 建议软件加滤 波防止其抖动 而且 当现场水冷段对轧件进行水 冷时 由于H M D 2 距离其出口只有1 5 5 m 轧件表面 温度较低 可能会形成漏检 因此 建议此处的逻辑 换成H M D l 或选择低温型I I M D 而且两个H M D 同 时安装于此处取其逻辑 或 信号 呦也建议冗 余取 或 逻辑 以保证其可靠性 3 飞剪停止位置可靠性 飞剪停止区如图2 所示 假设飞剪单次剪切 时剪刃为逆时针方向加速 恒速 剪切 过停止点 反爬至停止位停止 而且 飞剪停止位安装接近 1 0 2 图2 飞剪停止位示意图 制方向 开关 注 必须装此开关 以便对增量码盘运行过 程中的累计误差进行校正 如安装绝对值码盘则 无此要求 此时的位置角度假设为0 0 逆时针转 动时角度增加 R E V 返回位置假设为3 0 R E D 减 速位置假设为2 8 0 0 无论飞剪在单切还是碎断过程中 只要检测 到安装于停止位的接近开关的D I 输入点的上升 沿 注意 必须而且只能是飞剪逆时针转动时 T 4 0 0 程序都需将脉冲计数值清零 这样 飞剪减速 角度范围可设为2 7 8 2 8 7 0 对3 号飞剪而言 因为 其速度很快 角度如设定较小可能造成漏检 对l 2 号飞剪 此角度范围可适当减小为2 7 8 2 8 3 0 飞剪停止角度范围可设为3 5 8 2 0 飞剪返回角度 范围可设为2 8 3 3 0 另外 减速速度可设为额定 速度的8 一1 0 反爬速度可设为额定速度的 4 一8 具体以现场调试时实际情况而定 通常 停止位是以设定零度角的一个上下范 围 比如可设为3 5 8 2 由于是增量式码盘 飞剪 在停止位时 有多个因素可以引起脉冲 即角度 变化 如 1 码盘线路电磁干扰 2 天车路过时或其它 原因引起码盘震动 3 飞剪减速箱在剪刃停止后 会有所松动 或剪刃由于重力下垂 间接造成码盘 脉冲变化 如果飞剪启动的必要条件是其必须在原位 则有可能造成飞剪来钢后不剪切 具体应对策略如下 1 控制系统可靠接地 码盘屏蔽线可靠接地 如为高速计数器模板 此模板2 4 V D C 地 码盘 2 4 V D C 地 C P U 地必须为同一地 建议用同一个 2 4V D C 电源 2 飞剪在原位时 封锁T 4 0 0 高速计数器的门 控 眦一3 0 0 4 0 0 称为S o f t G a t e 即软控门 不让 计数器工作 在飞剪需要启动之前再使能 其基本 与传动的使能的 非 信号一致 3 将飞剪启动必要条件的角度范围适当放大 比如3 5 6 4 0 而停止位的角度仍为3 5 8 2 不变 这样做可能会降低飞剪的剪切精度 但总比 飞剪不动作要强的多 另外 飞剪剪切动作控制程序均应考虑做成 启动 加速 恒速 剪切 过停止点至R E V 返回位 置 再反爬至停止位停止 这样 有利于将1 号至3 号飞剪剪切动作做成单切标准化程序 至于1 冶金自动4 匕 2 0 0 7 年增刊 S 2 号 2 号飞剪的碎断 只要把碎断标志的 非 与 逻辑 到减速标志处即可 也就是说 如果有碎 断标志 即使检测到减速标志 飞剪也不减速 当 碎断标志消除后 飞剪不能立即减速 必须遇到减 速标志之后 才能减速至R E V 返回位置 再反爬至 停止位停止 3 11 号飞剪切头不稳定及碎断速度的自动生成 1 号飞剪切头不稳定的因素基本汇总如下 1 由于粗轧区轧件速度较慢 轧件头部可能 因轧辊冷却水变成黑的头部 1 号飞剪前H M D 反 应不过来 造成头部剪切较长 2 6 号轧机轧辊冷却水是否有可能留到H M D 检测范围的轧槽内 3 H M D 反应时间是否一致 4 1 号飞剪停止位是否不稳定 1 号 包括2 号 飞剪剪切速度设定基本原则 1 切头时 速度超前其前末机架速度5 一 1 5 此值由操作工在H M I 画面上设定 然后由 P L C 通过D P 网下传到传动 2 碎断时 速度超前其前末机架速度1 0 一 2 0 此值由T 4 0 0 自动生成 即如果收到碎断命 令 就默认速度超前相关末机架速度的1 0 一 2 0 具体数值以现场调试时观察效果决定 不需 要画面设定 3 切尾时 速度滞后其前末机架速度5 一 1 0 此值由操作工在I I M I 画面上设定 然后由 P I E 通过D P 网下传到传动 3 22 号飞剪切头 切尾功能的同时投用 2 号飞剪切头 切尾功能的投入 就其控制功 能本身而言 应该没有什么问题 但从工艺上来 说 要注意以下问题 1 2 号飞剪本身的剪切周期 要完成一个完整 的剪切时间需要多长时间 2 轧制节奏的控制 一般而言 轧件的轧制 节奏为58 即使是为了提高产量而加快轧制节奏 时间间隔也不宜少于3s 否则 2 号飞剪切头 切 尾功能无法同时投入 4 有关补充说明 4 11 号一3 号飞剪停止位 不同的现场 由于诸多原因 比如考虑飞剪快 速性能 飞剪惯性问题 每台飞剪的停止位置可 能和上面描述的停止角度不一致 所以 不要完全 照搬照抄 一定要根据现场情况做适当修正 要特别注意的是 一般l 号 2 号飞剪剪刃停 在1 2 1 5 点 参看手表