镀锌连退机组光整机改造

镀锌连退机组光整机改造 杨晓东 （ 新钢钒冷轧厂 ） 摘 要 ：介绍了用西门子 制系统代替光整机 制系统，根据设备硬件条件，以及工艺要求，使用西门子 言进行功能开发和设计，完成了光整机的系统升级改造，使其满足连退机组新产品开发对光整机低轧制力的要求。 关键词 ： 光整机；控制系统；改造0 引言 攀钢冷轧厂连退机组光整机是日本三菱公司生产的四辊光整机，采用 1997 年投入使用至今已超过 10 年，设备出现不稳 定，备件无法购买，程序无法在线监控，光整机出现故障处理困难，设备处于高风险运行中，同时也无法满足连退新产品对低轧制力的要求。根据光整机现状，冷轧厂于 2008年 8月利用原有设备，对光整机实施系统改造，使其满足连退机组新产品开发的要求。 1 光整机出现的问题 镀锌连退机组光整机在稳定使用多年后，主要存在以下问题： （ 1）原进口光整机控制系统和备件已经升级，备件采购极为困难。 （ 2）光整机控制系统 编程器由于老化出现故障，无法与 制系统实现通讯，不方便查找故障。主 电池于 2004 年已经到期，超期使用了多年，如果系统停电，程序丢失，无法下载程序，系统处在高风险运行中。 （ 3）在正常使用过程中，由于光整机的液压缸密封长时间使用，使其密闭不严，在缸内出现极少的气体，光整机使用二级控制伺服阀，在控制精度上对阀的要求相当高，需要及时对气缸进行排气，排气时机组须停机，移出支撑辊和工作辊，然后手动多次移动主液压缸，每次排气需要 3 h 左右，严重影响机组顺行。 2 改造设计时必须考虑的问题 攀钢冷轧厂连退机组光整机的系统改造方案是基于原光整机的基础之上进行的，主要利用原机械设备进行基础自动控制设计，于 2008 年 年修中改造安装完成。改造设计中要考虑以下问题：必须满足原来的操作习惯；光整机控制要涉及到三个系统：光整机新系统、连退改造新系统以及线上系统，必须解决几个系统相互间数据的通讯问题；旧 磁需要更换，新磁尺的安装空间狭小，检测精度难保证；改造后的光整机要满足低轧制力的要求，波动不超过 5 000 N。 3 基础控制改造方案 光整机的改造主要是把系统改造换成西门子的控制系统。按照现有光整机液压和电气控制的功能要求 ,光整机液压控制和电气控制的能力参数要求（如轧制力、弯辊力等）、液压控制和电气 控制精度指标要求进行改造 ,重新设计基础自动化和阀台部分，提升整个控制系统的稳定性，方便维护，满足电工钢对光整机低轧制力的要求，最大程度地利用原有设备，减少改造投资费用。 系统改造方案：新增一套 代原 制器；新增一个控制柜，将 装在控制柜内，同时在柜内安装继电器，使其具备原继电器柜的功能；新 增的控制柜保持原控制盘及继电器相同的信号接口，以实现和主线老系统的搭接；更换伺服阀，选用内置放大器的伺服阀，取消原伺服放大器箱。 22 2009 年第 32 卷第 2 期 4 新控制系统的配置 制 系统采用了 7 司于 20 世纪 90 年代中期针对现代化工厂特点推出的新一代可编程控制器，适用于中高档性能范围的自动化任务。用模块化及无风扇设计，其优点是结构紧凑、坚固，而且速度快，并支持多种通信接口。 列包括电源模板、 板、信号模板、通信模板以及功能模板等，并不断有新模板以及功能升级的模板推出。光整机基础自动化系统硬件主要考虑以下两个因数： 镀锌连退机组中央操作室比较狭小，没有空间安装新的操作站；改造前维护人员只能在入口 值班，光整机工程站放在出口电气室，不方便维护。 根据现场生产实际情况，决定不再单独增加光整机的工程师站和操作站，直接将光整机的应用程序通过以太网合并在原连退机组改造的西门子 目中，在入口电气室可以监护光整机的控制程序。光整机的操作画面直接增加在原 务器中，新增加的操作画面的人性化设计，操作在任意监控站均可看见，同时满足操作习惯。 光整机系统网路配置 见图 1。 图 1 光整机系统网路配置 5 基础自动化系统软件设计 光整机的控制系统采用西门子编程语言，对原有的检测元件的 更换主要有压力传感器替代压头功能；磁致线性位移传感器代替 在主液压缸 采用 外置式 安装， 模拟量输出，分辨率可达 5 m。 传感器为非接触式检测，具有高速、可靠和精确的数据处理及通信能力，可同时提供速度和位置输出，无需新标定或定期维护，能分别检测两个主液压缸移动的位置，液压执行单元采用 服阀控制 整机控制及检测见图 2。 图 2 光整机控制及检测 入口电气室 增加光整 程序师 新增加光 整机系统 交换机 中央操作室 连退机组改造系统配置 张力 预设定 轧制力 预设定 延伸率测定 压力检测 防皱辊 速度 原 头检侧 阀台 撑辊传动 T s #张力辊 4#张力辊 张力 预设定 攀 钢 技 术 23 控制程序主要采用西门子的 程语言，控制的对象主要是主液压缸的精确移动。 反馈信号有两个，分别是位置和 轧制力信号，这两个信号直接进入程序功能块 ，最终目标值是操作在 面上对光整机的主轧制力和轧制力偏差的给定值， 当辊缝大于 6 光整机的控制是以位置控制为主，当辊缝小于 6 主液压缸程序控制示意见图 3。 图 3 主液压缸程序控制框图 原光整机的工作辊正弯设备主要对支撑辊起平衡作用，基本不具备对工作辊的调整作用和对带钢板型的影响。 由于受机械位置的限制，改造光整机无法增加工作辊负弯的机械设备，这次改造增加了正弯辊的调整功能。在弯辊的控制引入 环控制，用位置式数字 节器。 节器参数的整定采用两步整定法，对 节器的参数进行优化，对比例和积分部分进行了限幅处理。由于偏差长期存在导致积分容易饱和，所以允许偏差的存在，当偏差小于一定值时，就切除积分控制作用。由于原弯辊管路长，正弯辊力反馈波动大，反馈值取 10 次的平均值，在程序中预设了100 000 N 的弯辊力的下限值，满足正弯对支撑辊的平衡作用。弯辊力最大设为 850 000 N，根据板型控制的要求可调整弯辊力。 6 应用效果 光整机设备改造于 2008 年 8 月年修中安装调试完成， 10 月投入试运行，与原光整机控制系统比较西门子 制系统设置和布局合理，可靠性高，扩展性好。改造后，光整机自动化程度高，故障、报警信息简单明了，从而使设备维护简单化。利用 开发的监控画面，工艺参数设定方便，综合性强，人机界面美观友好，操作更方便。光整机改造后主轧力可以稳定运行在 100 000 N，满足连退机组新产品开发对光整机轧制力的要求。 光整机系统改造后，满足以往