卷取区自动控制系统缺陷及处理方法

卷取区自动控制系统缺陷及处理方法
作者：王玉龙何行行
来源：《中国科技博览》2017年第35期
[摘要]自动化系统是西门子自动化系统的主要核心内容，热轧带钢生产线的自动化控制系统是大多则采用了此系统。

本文对日照钢铁ESP无头热轧带钢生产线卷取区域系统的组成部分做出详细介绍，以及夹送辊在水平情况下的调整方式，步进梁与回转台之间的连锁反应时的故障缺点，卷取机前检测信号的故障等一些相应的处理方法。

以此来描述热轧钢带卷取区自动控制系统的系统缺陷、日常维修保养和一些简单常见的故障的解决方式。

[关键词]系统缺陷；故障处理
中图分类号：TG333.24 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）35-0282-01
西门子的工艺和驱动化系统在热轧领域的应用越来越广泛，热轧带钢卷取区自动化控制系统也在逐渐的发展完善，对热轧领域的研究学者也越来越多，其学术探讨也相应的增多了[1]。

日钢的1580带钢厂、2150带钢厂和ESP带钢生产线全部运用了西门子控制工艺技术，在其实践应用的过程中，出现了一些运行故障，系统也暴露出了一定的缺陷。

例如在卷钢、取卷和运卷的过程中，会出现卷钢质量不合格或者机器运行故障等问题，卷取机和信号连锁也出现了差强人意的效果，2#步进梁和回转台的连锁不够准确，易出现事故。

对此，本文提出了一些相应的解决办法。

一、热轧带钢卷取区的概况
带钢的成卷和运输都需要卷取机设备来完成，层流冷却后方的部位是安装地下卷取机的最佳位置，在此位置，可以将精轧机制成的成品带钢卷成独立的钢卷式样，在卷钢的时候需要保证卷取机与精轧机之间持续有着稳定的张力，这样卷取的质量才能得到保证[2]。

日钢ESP带钢生产线全液压地下卷取机有4个助卷辊，具有自动踏步控制功能，其优点众多，主要有：卷出来的钢卷卷型比较好，带头光滑平整不会出现刮擦等痕，卷取的质量也比较高，且机器操作时声音较小，没有太大的噪音污染等。

ESP生产线卷取区有三台卷取机交替使用，以此来加快轧线轧钢的速度，使其跟得上整条生产线的进度，减轻设备损耗程度，提高生产数量的同时也可以防止由于卷取机突然发生故障而导致整条生产线停产。

ESP卷取设备由热输出辊道、侧导板、夹送辊、卷筒、卸卷小车、提升小车、穿梭小车和步进梁等设备组成，卷取机的控制主要有对卷取机与精轧机之间张力的控制、卷取速度的控制、对辊缝的位置的控制、卷取机的压力的控制等。

二、卷取区自动控制系统的系统缺陷和一些简单的故障的解决方式
1、卷取机夹送辊水平调整方法
卷取机夹送辊主要是将带钢引导至卷取机，并且在卷取时保证与卷取机有稳定的张力的作用，是卷取机进行卷取的工作的核心程序，是卷取机中不可缺少的一部分。

夹送辊的质量水平会对卷形的好坏直接起决定性作用，夹送辊的水平不合格，那么生产出来的只能是残次品。

如此，夹送辊零调的准确性对卷形来说显得至关重要[3]。

牌坊式结构的夹送辊由两侧的提升缸和横移缸带动工作，两侧的压力经常会难以固定，较大的波动使工作人员不能准确的判断两侧压力的大小。

对于此种现象，可以运用夹送辊重力平衡系数来对夹送辊两侧的压力大小进行调整，使其两侧压力相同。

夹送辊平衡系数在程序运行的过程中，起着代替当前侧的夹送辊的自重和摩擦力的作用，这个参数值与夹送辊自重之间有着正比例的关系，参数越小，则夹送辊自重就越小：参数越大，则夹送辊自重就越大。

因此在参数小的一侧比参数大的一侧的液压缸出力多或者是参数大的一侧比参数小的一侧的液压缸出力少的情况下，夹送辊两侧的压力方能达到一致。

此时，夹送辊的水平相同，生产出来卷形的质量才会很好。

如若在标定时发生了只能压靠下去一侧而另一侧压靠不下去的情况，可以对平衡系数做出相应的调整[4]，且调整方向应该是往反方向调整，辊缝大的一侧将平衡系数调小，辊缝小的一侧将平衡系数调大。

调整后，可将夹送辊抬起再次压靠直到两侧辊缝在同一水平线上。

2、卷取机前高温计检测信号的连锁
2.1、卷取机高温计信号连锁的现状和目的
日钢ESP无头轧制带钢生产线与1580、2150生产线不同，卷取机前检测信号不是热检，而是高温计，利用检测温度的高低确定带钢的有无。

在卷取机运行不稳定的情况下，容易出现因为带钢的温度偏低或高温计发生故障使卷筒提前减速停止运行，在生产过程中会造成下一块钢的头部撞到上一块钢的尾部而造成废钢。

由此可见，增强卷取前检测信号信号的连锁强化功能显得尤为重要，解决因为检测信号自身的因素或者是现场的层冷冷却异常等因素影响正常检测而致使的卷取停车出现废钢的现象也很重要。

夹送辊压力判断功能和带钢尾部跟踪功能是在原有的机器保护功能的条件下增加开设的，它们可以保证在精轧抛钢后信号出现异常的情况下，卷取机可以正常卷取而不是停车导致废钢的产生[5]。

高温计检测信号联锁主要有比较功能、逻辑功能、复位门等几部分组成。

2.2、检测信号连锁及其原理
由于有钢在卷钢过程中的具有很强的重要性，它的保护措施也有很多。

一是在层冷出口增加安装两个灵敏度很高的HMD，用来保护检测信号。

但是因为层冷出口和复位门距离较近，如果钢带表面出现面积比较大的低温段时，层冷出口和复位门又一同失检的情况出现时，保护就形同虚设，不再起作用了。

另外新增一项功能对夹送辊压力具有判断功能、对钢尾部具有追踪功能，只要当前卷取机还在持续咬钢、夹送辊有着正压力，卷取就不会停车，卷取机的信号
也不会出现异常，只有带钢尾部被追踪到超出设定范围或者出现真正的信号检失，对其保护才会撤销。

3、2#步进梁和回转台连锁
3.1、2#步进梁的现状和目的
2#步进梁会经常出现在取卷过程中将钢卷撞落在回转台外或者是不能将钢卷运输到步进梁上而发生掉卷的事故，出现这两种情况，主要是由于原始的程序没有安全连锁的功能或者是2#步进梁没有上升到最高位运卷。

2#步进梁位于一个特殊的位置，它能否正常运行直接影响到生产能否正常运作和附近工作人员的安全问题[6]。

2#步进梁操作失误或者是动作不规范，都有可能出现钢卷掉落摔坏，砸到或是碰到附近工作人员的情况，会造成合格率下降、设备出现故障、人员伤亡的后果。

3.2、对此现象的解决办法
想要解决这个现状，需要做到以下三点：一是保证在设备运行的过程中，保证2#步进梁的两端梁都在最低位，回转台需要旋转到取卷位时，2#步进梁才能开始取卷，否则容易出现事故；二是2#步进梁两端都在最高位后方可运卷，只有一端到达最高位是不行的；三是回转台正在旋转时，2#步进梁不可以正常取卷，必须等到回转台停止后才可以。

三、总结
通过对日照钢铁ESP生产线日常的生产维修中常见的故障进行分析和研究中可以发现，对控制程序的修改变动能够在一定程度上提高设备运行的安全性、稳定性、可靠性，此举能够使有关工作人员熟悉和了解热轧带钢卷取区自动化，并且对其维修和检索有一定的帮助。

工艺和驱动自动化系统中的一些缺陷可以通过对控制程序的调整来解决，热轧带钢卷取区主要可以从卷取夹送辊水平的调整方法、卷取机前检测信号的连锁、2#步进梁和回转台这四个方面来调整。

如今在热轧领域中西门子控制器的应用越来越多，在实践中得到的经验和体会势必会更利于热轧钢卷自动化的发展。

参考文献
[1] 罗旗舞.热轧带钢表面缺陷在线检测方法和实时实现技术研究[D].湖南大学，2016.
[2] 李睿.基于微分几何的交流电机非线性控制理论研究与应用[D].北京科技大学，2015.
[3] 钟键.基于TDC的鞍钢热轧1700卷取机控制系统改造方案研究[D].大连理工大学，2014.。