本方法屬于自動控制技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種薄板帶鋼熱連軋中用于精軋機組自動換輥的控制方法。在大幅提高精軋機組換輥效率的同時降低換輥時間與換輥故障率，有利于提高薄板帶鋼熱軋產(chǎn)線年產(chǎn)量。

背景技術(shù)：

在熱軋薄板帶鋼生產(chǎn)過程中，CVC精軋機組正常情況下每隔2-3小時就要進(jìn)行一次工作輥換輥操作，換輥時間的長短能在一定程度上反應(yīng)這條熱軋生產(chǎn)線的先進(jìn)程度；并且精軋機組更換工作輥的時間長短對產(chǎn)量的影響較大，而熱軋薄板帶鋼生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力是衡量一個國家鋼鐵水平的重要依據(jù)。所以每一條熱軋板帶鋼生產(chǎn)線都希望在保證機械設(shè)備狀態(tài)良好的前提下盡量的縮短工作輥的更換時間，以達(dá)到提高產(chǎn)量降低生產(chǎn)成本的目的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本方法的目的在于提供一種薄板帶鋼熱連軋生產(chǎn)中用于精軋機組自動換輥的控制方法，在不改變現(xiàn)場機械設(shè)備結(jié)構(gòu)的情況下，通過軟件編程的方法重新設(shè)計換輥流程中的一些控制工藝和步序動作，并重新開發(fā)階梯墊液壓機構(gòu)速度控制程序和換輥小車位置標(biāo)定程序，有效提高了設(shè)備動作速度和位置控制精度，顯著提高精軋機組自動換輥工作效率，在大幅度降低換輥時間和故障率的同時降低現(xiàn)場人員勞動強度，對提高熱軋薄板帶鋼年產(chǎn)量幫助較大。

本發(fā)明的自動換輥流程由兩套控制系統(tǒng)配合完成，分別負(fù)責(zé)換輥準(zhǔn)備和自動換輥兩個階段的工藝控制，最終能滿足精軋區(qū)域不同工作模式和不同數(shù)量機架同時實現(xiàn)“一鍵式”全自動換輥流程，提高精軋區(qū)域自動化水平，降低了快節(jié)奏軋制帶鋼期間對磨輥效率的要求。其中換輥準(zhǔn)備階段包括：竄輥歸零，主軸準(zhǔn)停，HGC缸卸荷，軋機停水，活套抬起和換輥準(zhǔn)備完成等6個步驟；自動換輥階段包括：新輥移至機旁準(zhǔn)備位后小車做抽輥準(zhǔn)備，精軋模式切換，導(dǎo)衛(wèi)刮板等移至換輥位，上、下輥系做抽輥準(zhǔn)備，小車做抽輥和新輥回裝工作，下、上輥系移動至工作位，導(dǎo)衛(wèi)刮板等移至工作位，精軋模式切換，小車移舊輥到磨輥間。操作人員根據(jù)生產(chǎn)計劃進(jìn)行換輥工作，在畫面點擊換輥準(zhǔn)備和確認(rèn)按鈕，控制系統(tǒng)將自動執(zhí)行換輥全流程工藝步序，并實現(xiàn)軋制線的自動標(biāo)定，整個換輥過程被控制在17分鐘以內(nèi)，最快進(jìn)入16分鐘，達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

1、竄輥歸零控制：精軋機組7架軋機在換輥準(zhǔn)備階段都需要執(zhí)行竄輥歸零動作，由于機械框量的存在，工作輥竄回零位后，經(jīng)常會出現(xiàn)軸端卡板與工作輥軸承座存在機械接觸的現(xiàn)象，接觸產(chǎn)生的摩擦力過大導(dǎo)致軸端卡板不能正常執(zhí)行打開動作，從而影響后續(xù)的工作輥抽輥動作。在生產(chǎn)實際中CVC軋機上、下工作輥的竄輥方向是基本不變的，結(jié)合實際生產(chǎn)情況重新設(shè)計竄輥歸零控制工藝。在換輥準(zhǔn)備階段，如果觸發(fā)竄輥歸零命令，此時工作輥會首先竄回零位，然后執(zhí)行上工作輥正竄30mm、下工作輥負(fù)竄30mm，然后再次執(zhí)行竄回零位的動作。增加上述短行程竄量后，可以完全消除軋機機械框量對竄輥歸零的影響，能有效防止竄輥缸位置回零后軸端卡板卡死無法執(zhí)行打開動作的現(xiàn)象。

2、一鍵式全自動換輥：在執(zhí)行換輥操作時，崗位人員可以通過上位操作畫面勾選F1-F7中任意需要執(zhí)行換輥操作的機架，被選中的機架將會依次執(zhí)行換輥準(zhǔn)備的工藝步序。重新設(shè)計連鎖控制邏輯，當(dāng)任意機架完成換輥準(zhǔn)備動作后，對軋機狀態(tài)和活套位置狀態(tài)進(jìn)行判斷，如條件滿足，將直接觸發(fā)軋機入口、出口導(dǎo)衛(wèi)和刮板移至換輥位等步序動作，此時將不受軋機是處在軋制模式還是換輥模式的限制，這樣能避免軋機液壓設(shè)備動作速率不同步出現(xiàn)換輥等待的狀況發(fā)生，能一定程度上節(jié)省精軋區(qū)域整體換輥時間。

所述的條件滿足是指軋機處在軋制模式，在換輥準(zhǔn)備狀態(tài)下前一機架活套抬起到位。

在觸發(fā)換輥準(zhǔn)備命令期間，當(dāng)7架軋機全部完成換輥準(zhǔn)備動作步序后，精軋區(qū)域操作模式自動由軋制狀態(tài)切換至換輥狀態(tài)，不用崗位人員在進(jìn)行人為現(xiàn)場確定和操作，正常情況下軋機工作模式的切換將在導(dǎo)衛(wèi)刮板動作期間完成，如某一架軋機由于檢測設(shè)備故障導(dǎo)致工作模式無法切換，我們設(shè)計增加非正常狀態(tài)下執(zhí)行換輥操作的請求按鈕，崗位人員現(xiàn)場確定設(shè)備狀態(tài)滿足軋機工作模式切換后，點擊此按鈕并確認(rèn)操作，可以實現(xiàn)軋制模式切換和軋機繼續(xù)執(zhí)行自動換輥的剩余步序動做。此功能可以減少換輥期間現(xiàn)場設(shè)備確認(rèn)環(huán)節(jié)和軋制模式切換期間軋機等待的情況發(fā)生，并自動完成換輥系統(tǒng)控制權(quán)由GE的PAC控制器切換到SIEMENS的PLC控制器，減少人工操作環(huán)節(jié)，縮短換輥時間。當(dāng)出現(xiàn)一些特殊情況，如：軋機堆鋼、故障、檢修或者臨時變更生產(chǎn)訂單等，需要臨時進(jìn)行換輥操作時，控制系統(tǒng)同樣能根據(jù)當(dāng)次換輥任務(wù)情況，自動完成換輥任務(wù)。

3、換輥小車位置標(biāo)定：為了縮短換輥時間，我們對現(xiàn)場換輥小車電機進(jìn)行改型，并重新設(shè)計小車位置標(biāo)定方法。取消原來的小車行走過程中多次標(biāo)定的方法，采用只在軋機前進(jìn)行換輥小車位置標(biāo)定。在軋機旁安裝極限開關(guān)，當(dāng)極限開關(guān)發(fā)出的信號返回且換輥車行程工程值小于200mm才允許觸發(fā)標(biāo)定程序，程序觸發(fā)后當(dāng)換輥小車轉(zhuǎn)矩大于73％且換輥小車實際位置小于80mm，則認(rèn)為此時下工作輥已完全裝入軋機，給出換輥停止命令，并將當(dāng)前小車編碼器實際值做為修正值用于位置標(biāo)零。此方法提高了小車零點標(biāo)定的成功率，并有效降低了零點偏移對小車位置控制的影響。

4、上輥系調(diào)墊動作時序控制：本方法的核心控制部分為上輥系時序控制與階梯墊速度控制，結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備狀況和實際生產(chǎn)需求，在執(zhí)行上輥系調(diào)墊動作過程中，首先執(zhí)行上工作輥平衡缸縮回，然后執(zhí)行上支承輥落下動作，方法中設(shè)計當(dāng)上支承輥落下命令觸發(fā)后經(jīng)過5S延時，然后判斷上支承輥平衡杠壓力值是否小于25Bar，上支承輥平衡缸位置下移是否超過400mm，如果上述三個判定條件均滿足，此時現(xiàn)場設(shè)備已經(jīng)完全具備階梯墊調(diào)墊條件，所以將中斷上支承輥下降動作，觸發(fā)執(zhí)行階梯墊鎖緊缸打開動作；如果上述三個判定條件一直未滿足，上支撐輥將一直執(zhí)行下降動作，當(dāng)觸發(fā)下降到位信號以后，控制系統(tǒng)也允許進(jìn)行上階梯墊調(diào)墊動作。

當(dāng)階梯墊鎖緊缸打開到位以后，通過新開發(fā)的比例閥方向閥速度控制程序?qū)㈦A梯墊由當(dāng)前位置移至設(shè)定位置。首先對設(shè)定位置與實際位置進(jìn)行差值計算，通過差值的正負(fù)關(guān)系來確定比例閥的開度方向，從而影響現(xiàn)場階梯墊的移動方。然后對設(shè)定位置與實際位置的差值取絕對值，通過位置偏差絕對值與升、降速位置偏差閾值進(jìn)行比較，當(dāng)位置偏差絕對值大于設(shè)定的閾值時比例閥開度按一定斜率打開至限幅值，這樣能達(dá)到在減小機械闖動的情況下迅速移動階梯墊的目的；當(dāng)位置偏差絕對值小于設(shè)定閾值時，階梯墊將執(zhí)行減速控制程序，此時比例閥開度的調(diào)節(jié)將受到偏差值的影響，用偏差值乘以固定的比例系數(shù)來實現(xiàn)降速時的斜坡控制。此方法同樣能減小機械闖動也能迅速且平滑的完成小位移控制。上述階梯墊比例閥控制程序中涉及的限幅值，閾值以及比例系數(shù)均可根據(jù)現(xiàn)場實際情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，能較好的滿足現(xiàn)場實際生產(chǎn)需求，新設(shè)計的控制程序與原控制工藝相比平均減少換輥時間在40秒以上。

所述的閾值是技術(shù)人員根據(jù)機械性能調(diào)試出來的階梯墊的升、降速位置偏差閾值。

本發(fā)明的效益是，充分考慮了生產(chǎn)實際中出現(xiàn)的非全部機架換輥和異常狀態(tài)下緊急換輥的需求，優(yōu)化了換輥流程中經(jīng)常導(dǎo)致自動換輥中斷控制工藝和步序動作，減少現(xiàn)場設(shè)備確認(rèn)環(huán)節(jié)和檢測設(shè)備異常導(dǎo)致?lián)Q輥延時情況的發(fā)生，降低了操作工的操作難度和勞動強度，大幅提高精軋換輥自動化控制水平，有效縮短換輥時間的同時顯著提高1580熱連軋機年生產(chǎn)能力。

附圖說明

圖1為一鍵式自動換輥控制原理圖。

圖2為換輥小車位置標(biāo)定控制原理圖。

圖3為上輥系調(diào)墊動作時序控制原理圖。

具體實施方式

以精軋F3機架自動換輥為例：

操作工點擊換輥準(zhǔn)備并點擊確認(rèn)按鈕后，F(xiàn)1-F7軋機將執(zhí)行換輥準(zhǔn)備流程，當(dāng)執(zhí)行到竄輥歸零步序時，PAC板型控制器的apc_ctrl程序?qū)⒖刂艶3軋機工作輥首先竄回零位，然后上工作輥完成正竄30mm后竄回零位動作，下工作輥將完成負(fù)竄30mm后竄回零位動作，確認(rèn)F3完成上述竄輥工藝第二次回到零位后，竄輥歸零完成，繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)換輥準(zhǔn)備動作。當(dāng)L2、L3活套抬起到位信號返回以后，此時換輥系統(tǒng)控制權(quán)將暫時交給西門子S7-400控制，用于執(zhí)行F3機架入口、出口導(dǎo)衛(wèi)與刮板移動至換輥位的步序控制，當(dāng)L1-L6活套全部抬起到位以后，精軋機組工作模式將自動由軋制狀態(tài)切換到換輥狀態(tài)，且換輥系統(tǒng)的控制權(quán)全部交給西門子S7-400控制，以完成后續(xù)全部換輥動作。

導(dǎo)衛(wèi)與刮板移至換輥位以后且西門子控制器獲得當(dāng)次換輥全部控制權(quán)，F(xiàn)3軋機將做上輥系調(diào)整以滿足抽輥條件。在執(zhí)行到上支承輥落下動作時，只要滿足落下時間大于5S且壓力、位移量達(dá)到設(shè)定閾值，上支承輥將停止落下動作，直接進(jìn)行調(diào)墊動作，調(diào)墊過程自動計算設(shè)定位置與當(dāng)前位置差值，并根據(jù)差值按照一定的升降速斜率完成階梯墊調(diào)制換輥位的控制。此時上支承輥將執(zhí)行上升命令，由于加入上述三個判定條件，縮短了支承輥的落下行程，所以支撐輥執(zhí)行上升動作時也縮短了時間。

上下輥系調(diào)整完畢后，換輥小車將執(zhí)行抽輥和裝輥流程，在回裝下工作輥過程中，首先檢查軋機機旁極限位是否返回，然后判斷換輥小車當(dāng)前位置是否小于80mm，如果上述條件均滿足，將判斷換輥小車當(dāng)前轉(zhuǎn)矩是否達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的73％，如條件全部滿足，則認(rèn)為下工作輥安裝到位，此時將給出換輥小車0速度命令，并觸發(fā)位置標(biāo)零程序，當(dāng)前小車編碼器工程值將作為零點標(biāo)定的修正值參與計算。