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,介紹了此方法的硬件配置和基本控制原理,可供同類型生產(chǎn)線借鑒參考。
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)停車的控制方法的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)過程。
該軋機(jī)原停車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)停車不準(zhǔn)，影響生產(chǎn)正常進(jìn)行，如果減速停車過早，會使整個(gè)軋制時(shí)間延長，影響軋機(jī)產(chǎn)量;如果減速停車過晚,會使厚帶咬入軋輥，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了一條停車曲線，在生產(chǎn)過程中嚴(yán)格按照這條曲線控制軋線速度，逐漸減速到最后停車，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)過程。
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)、開卷機(jī)、普通液壓站、工藝潤滑站和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)一級主站選用了Siemens公司的s7-300，一級從站包括2個(gè)Siemens公司的從站ET-200、4臺意大利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Profibus-DP現(xiàn)場總線通訊;二級上位機(jī)是由1臺研華工業(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Siemens公司的5613卡與PLC主站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，用來完成軋機(jī)參數(shù)的顯示和軋制工藝的設(shè)定，主要畫面包括操作員界面、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
理論基礎(chǔ)及實(shí)現(xiàn)過程
1 理論基礎(chǔ)
本停車曲線所依據(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，因此最后減速到零。公式演變?yōu)椋簐t2=2as。
把上述公式，融合到要研究的問題中，可以發(fā)現(xiàn)s為減速停車過程中剩余鋼帶的長度，對于每個(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)在停車過程中逐漸減小到零的值。如果測量出s，就可以求出對應(yīng)的vt，這樣就可以繪制出一條停車曲線。編寫程序可根據(jù)每時(shí)刻的s求出對應(yīng)時(shí)刻的vt，送到主軋機(jī)的速度給定上。下文將介紹 的具體測量方法。
2 帶鋼長度的測量
為了達(dá)到控制要求，本系統(tǒng)專門設(shè)計(jì)了圈數(shù)計(jì)來測量s，具體實(shí)現(xiàn)方法如下：增加兩個(gè)光電編碼器，分別安裝在左右卷取電機(jī)上，將編碼器的輸出信號輸入到高速計(jì)數(shù)器模板，考慮到減速機(jī)的減速比后，就可正確計(jì)算出每道次卷取電機(jī)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。由于計(jì)圈對光電編碼器要求精度不太高，本系統(tǒng)選用德國圖爾克公司生產(chǎn)的每圈為500脈沖的增量式編碼器，選用Siemens公司型號為：6ES7 350-2AH00-0AE0的高速計(jì)數(shù)模板采集脈沖。
