自動(dòng)停車(chē)在可逆冷軋機(jī)控制系統(tǒng)上的應(yīng)用

摘 要: 本文主要論述了在900 六輥可逆冷軋機(jī)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)減速曲線控制可逆冷軋機(jī)的自動(dòng)精確停車(chē),介紹了此方法的硬件配置和基本控制原理,可供同類(lèi)型生產(chǎn)線借鑒參考。

　　1. 前言

　　本課題為河北省自然科學(xué)基金（602073）資助項(xiàng)目，現(xiàn)以北京鋼鐵研究總院安泰科技股份有限公司天津北方900 MS六輥可逆冷軋機(jī)控制系統(tǒng)為例介紹自動(dòng)停車(chē)的控制方法的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

　　該軋機(jī)原停車(chē)控制完全由人工控制，不僅工人勞動(dòng)強(qiáng)度高，而且由于現(xiàn)場(chǎng)照明條件及操作人員技術(shù)水平的限制，經(jīng)常造成軋機(jī)在高速運(yùn)行或軋制薄規(guī)格產(chǎn)品時(shí)停車(chē)不準(zhǔn)，影響生產(chǎn)正常進(jìn)行，如果減速停車(chē)過(guò)早，會(huì)使整個(gè)軋制時(shí)間延長(zhǎng)，影響軋機(jī)產(chǎn)量;如果減速停車(chē)過(guò)晚,會(huì)使厚帶咬入軋輥，造成斷帶，且導(dǎo)致設(shè)備損壞，因此迫切需要一種行之有效的解決方案。

　　經(jīng)過(guò)不斷的研究和實(shí)驗(yàn)，我們根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)?zāi)M了一條停車(chē)曲線，在生產(chǎn)過(guò)程中嚴(yán)格按照這條曲線控制軋線速度，逐漸減速到最后停車(chē)，并取得了很好的應(yīng)用效果，下面將詳細(xì)介紹這一方法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

　　2. 控制系統(tǒng)的硬件組成

　　MS六輥可逆式冷軋機(jī)是一種新型的板帶軋機(jī),其特點(diǎn)為中間輥可軸向移動(dòng),具有板形好，精度高等優(yōu)點(diǎn)，該軋機(jī)的主要設(shè)備組成:主軋機(jī)、左卷取機(jī)、右卷取機(jī)、矯直機(jī)、開(kāi)卷機(jī)、普通液壓站、工藝潤(rùn)滑站和AGC站等。主要生產(chǎn)850mm寬、0.2-1.0mm厚的冷軋薄板帶，精度可達(dá)1.5%，最高軋制速度為8m/s，并設(shè)計(jì)大小張力的切換功能，軋制厚帶時(shí)，采用大張力檔，低速軋制（最高速6m/s）;當(dāng)軋制薄帶時(shí)，采用小張力檔，高速軋制。

　　本套軋機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)一級(jí)主站選用了SIEMENS公司的s7-300，一級(jí)從站包括2個(gè)SIEMENS公司的從站ET-200、4臺(tái)意大利ASIRobicON公司生產(chǎn)的全數(shù)字可逆直流傳動(dòng)裝置SPDM;主、從站之間通過(guò)Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線通訊;二級(jí)上位機(jī)是由1臺(tái)研華工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組成。安裝了組態(tài)軟件InTouch 8.0，人機(jī)界面（HMI）通過(guò)SIEMENS公司的5613卡與PLC主站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，用來(lái)完成軋機(jī)參數(shù)的顯示和軋制工藝的設(shè)定，主要畫(huà)面包括操作員界面、軋制規(guī)程、軋線模擬圖、自診斷和報(bào)警、實(shí)際參數(shù)值顯示等等。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)原理如圖1所示：

圖1

　　3. 理論基礎(chǔ)及實(shí)現(xiàn)過(guò)程

　　3.1 理論基礎(chǔ)

　　本停車(chē)曲線所依據(jù)的理論基礎(chǔ)是物理學(xué)上關(guān)于速度和加速度的之間換算關(guān)系的公式：vt2-v02=2as。

　　其中，vt為軋線減速前的最高線速度，v0為減速后的線速度，由于本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的是為了停車(chē)，因此最后減速到零。公式演變?yōu)椋簐t2=2as。

　　把上述公式，融合到要研究的問(wèn)題中，可以發(fā)現(xiàn)s為減速停車(chē)過(guò)程中剩余鋼帶的長(zhǎng)度，對(duì)于每個(gè)道次，它都是一個(gè)不斷減小，最后到零的值; a為曲線的加速度，可以依據(jù)軋機(jī)的最高速度及工藝要求設(shè)定a為合適的值，做到平滑地減速; 也是一個(gè)在停車(chē)過(guò)程中逐漸減小到零的值。如果測(cè)量出s，就可以求出對(duì)應(yīng)的vt，這樣就可以繪制出一條停車(chē)曲線。編寫(xiě)程序可根據(jù)每時(shí)刻的s求出對(duì)應(yīng)時(shí)刻的vt，送到主軋機(jī)的速度給定上。下文將介紹 的具體測(cè)量方法。