钢卷运输系统改造实践
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1# , 2#链各有 19 个钢卷支架 , 满载状态下负 载重 , 其停止位置和定位检测通过接近开关方式 进行检测 , 从而进一步控制电机运行 , 因机械机构 设计原因运行中振动大 , 接近开关检测距离小 , 频 繁出现 1# , 2# 链不 到位或超行程影响正常 运卷 和存在掉钢卷较大的安全隐患 。 在充分论证分析 的基础上 , 在 1 # , 2# 链电机减速机端安装一输出 轴 , 固定绝对值编码器 , 绝对值编码器选择多圈型 每圈 8 192 r , 25 bi t , 增加检测精度 , 通过绝对值编 码器读数与 1# , 2 # 链每运送一支钢卷的距 离进 行对应 , 实 现 1# , 2# 链 停止 位置和 定位 准确 控 制 。实际现场测量 1# , 2# 链 每运送一支钢 卷的 步距实际距离为 4 .8 m , 对应绝对值编码器读数 为 10 930 , 软件程序设计 1# , 2#链运行速度为梯 形控制 , 初始速度以一定斜率加速到设定速度运 行 , 通过绝对值编码器实际值与步距距离对应编 码器值 10 930 比较 , 速度以一定斜率减速到停止 位置 , 实现自动停止和定位。程序设计如图 1 所示 。
电气传动 2010 年 第 40 卷 第 6 期
ELECT RIC D RI VE 2010 V ol .40 N o .6
钢卷运输系统改造实践
周东 (莱钢银山型钢板带厂 , 山东 莱芜 271104)
摘要 :钢卷运输系统主要 功能是 将成 品钢卷 运送 到待 发货区 域 , 在板带 生产 线中 广泛 应用 。 介绍 莱钢 1 500 mm 宽带钢卷运输系统步进梁和运输链位置检测方法 的改进 和控制 模式的 改变 , 在设备 改造实 践和功 能实现过程中解决了检测控制不稳定问题和运 输链电机过流跳电故障 。 系统改造使用后 , 步进梁步距控制可 靠 , 运输链准确定位 , 实现了钢卷运输系统全区域自动控 制 , 取得了良好效果 。
关键词 :钢卷运输 ;步距控制 ;自动定位 中图分类号 :T M 763 文献标识码 :A
Reform of the Coil Transport System
Z HO U D ong (Laiw u Steel Plate Factory Yinshan , Laiw u 271104, Shandong, China) Abstract :T he coil transpo rtation sy stem is w ell used at strip pro ductio n lines , with main functio n of transpo r ting the finished coils to coil ya rd fo r deliv ery .T he positio n detectio n method improv ement and the contro l mode changing fo r w alk beam and transpo rtation chain o f coil transpo rtatio n system at 1 500 mm wide strip plant of Laiw u Steel wa s introduced .The malfunctio ns of unstable detectio n contr ol a nd moto r tripping a t the tr anspor tatio n chain due to ove r cur rent are solv ed during equipment modificatio n and functio n realizing .T he step distance of the walk beam is ve ry stable af te r technical modificatio n, and the positioning of t ranspor tatio n chain is also accurate .T he full automation of coil tr anspor tatio n sy stem is then realized with go od functio n. Key words:coil t ranspo rt ;step contro lling ;auto matic positio ning
采用一个激光测距传感器代替原有步进梁中 平移位置检测接近开关的功能 。 激光测距传感器 为 4 ～ 20 mA 电流输入信号 , 通过采集电流信号 即可准确判断步进梁平移取卷 、运卷位置 , 从而达 到步进梁步距可靠控制及信号跟踪 。 激光测距技 术利用激光传输时间来测量距离 , 通过测量激光 往返目标所需时间来确定目标距离 。 激光测距传 感器记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经 历的时间 , 从而计算出液压缸的实际行程 , 并通过 微处理器进行适时控制 , 达到精确定位 。 由于激
原步进梁中升降阀由于采用电磁换向阀 , 流 量不易控制 , 冲击较大 , 造成检测信号不稳定 。 电 液比例控制是介于普通液压阀的开关式控制和电 液伺服控制之间的控制方式 , 比例阀可以按输入 的电气信号连续 , 按比例对油液的压力 、流量和方 向进行远距离控制 , 比例阀一般都具有压力补偿 性能 , 所以它的输出压力和流量可以不受负载变 化的影响 。原控制系统采用普通的电磁换向阀 , 改造为比例伺服阀后 , 输出信号为 4 ～ 20 mA 电 流信号 , 利用软件编程中的功能块 , 对比例伺服阀 给定增加斜坡控制 , 通过改变电流信号大小来改 变比例阀的阀口开口度 , 从而平滑地控制输出流 量 ,运行响应快 , 提高了设备的运行精度和稳定 性 , 减小了系统压力波动引起的液压冲击 。 4 .1 .2 步进梁平移位置检测
1)步进梁步距控制改造 。将步进梁升降电磁 换向阀改造为比例阀 , 实现由数字到模拟控制的 改进 , 实现平滑加减速 ;步进梁平移检测元件接近 开关位置 , 检测改造为激光测距检测 , 实现准确位 置定位与可靠控制 , 满足自动控制要求 。
2)1#链 、2#链自动定位改造 。 将目前 1#链 、
Байду номын сангаас作者简介 :周东(1976 -), 男 , 本科 , 助理工程师 , Email :lgz houdong @126 .com
电气传动 2010 年 第 40 卷 第 6 期
光测距传感器检测液压缸的实际行程 , 对步进梁 平移时产生的振动或行程偏差不受影响 , 稳定性 好 , 控制精度高 。 4 .2 运输链自动定位 4 .2 .1 电气控制模式改造
1# , 2#链各有 19 个钢卷支架 , 主要将前一个 步进梁上的钢卷一步步运送到下一个步进梁 。 1# , 2#链采用 SIEM EN S 6S E70 系列变频器V/ f 控制模式交流电机进行驱动 , 位置定位采用接近 开关进行检测 。 V/ f 变频控 制模式在低速 运行 时电压调整困难 , 调速范围小 。 负载变化 , 转差频 率变化 , 给定不变 , 定子频率不变 , 电机转速发生 变化 , 不能精确控制电机实际转速 。因 1# , 2# 链 所带钢卷负载大 , 且低速运行 , 过电流故障频繁发 生 。矢量控制变频调速模式是将交流电机等效为 直流电动机 , 分别对速度 , 磁场 2 个分量进行独立 控制 。 通过控制转子磁链 , 然后分解定子电流而获 得转矩和磁场 2 个分量 , 经坐标变换 , 实现正交或 解耦控制 。 矢量控制模式调速范围大 , 响应速度 快 , 适于频繁加减速运行 。 基于此基础 , 在电机非 负荷端增装测速编码器 , 采集电机速度至变频器 , 电机控制模式由 V/ f 控制模式改为速度矢量闭环 控制 , 对电机进行静态识别 、动态识别 , 重新优化电 机 , 系统响应特性快 , 消除了过流故障发生 。 4 .2 .2 定位方式改造
运送钢卷至成品发货区域 。
开关 , 1# 链 、2 #链采用交流电机驱动方式 , 电机采 用 V/ f 控制模式, 频繁出现过流跳电现象 , 1# 链 、2#链不到位或超行程影响正常运卷且存在掉 钢卷较大的安全隐患 ;4)莱钢1 500m m 宽带延跨 钢卷运输系统为后期配套工程 , 与原生产线运输 系统无法进行信息的交换和控制 , 依靠操作台人 员口头确认 , 增大了操作的难度和危险性 , 影响运 输节奏 ;5)延跨钢卷运输系统因上述实际情况 , 设 计手动/ 半自动/自动 3 种工作模式 , 目前只能采 取手动操作 , 操作人员和维护人员劳动强度大 。
4 主要改造技术措施
4 .1 步进梁步距控制 步进梁为液压步进式驱动模式 , 步距控制时
序为等待位置 -取卷平移 -上升 -运卷平移 -下 降 -返回等待位置 。 升降为电磁换向阀 , 平移为 比例阀 。步进梁主要检测元件由 8 个接近开关组 成 :进行步进梁等待位置 ;取卷减速 ;取卷停止 ;上 升位置 ;运卷减速 ;运卷停止 ;下降位置 ;回返减速 的信号检测 。 4 .1 .1 升降电磁阀改造
56
周东 :钢卷运输系统改造实践
2#链电控系统交流 V/ f 控制模式的电机增设速 度编码器 , 实现 速度闭环控制 , 从而 1# 链 、2 # 链 平稳运行 ;目前 1 #链 、2 #链定位检测通过接近 开关方式 , 改造为位置编码器 , 通过程序设计实现 自动定位 。
3)基于 SIEM ENS 技术进行网络通讯与信息 交换 , 实现宽带原运输系统与延跨运输系统的全 自动控制 。
图 2 钢卷运输系统自动化网络图 Fig .2 A ut omati on net w ork diagram of coil t ran sport at ion syst em
DP 网 分 3 段 :1# , 2# 链变 频器为 第 1 段 ; 8CS 、10CS 、H 1 液压站 、1 #链就地操作台 、1 #步 进梁就地操作台为第 2 段 ;2# 链就地操作台 、2# 步进梁就地操作台 、5# 步进梁就地操作台 、6# 步 进梁就地操作台 、H 2 液压站 、H 3 液压站 、9CS 为 第 3 段 。 基于 SIEM EN 控制技术 , 我们采用 SIMA TIC NE T 工业以太网将原生产线运输系统 P LC 540 主站与 P LC 610 主站进行网络通讯和数 据交换 , 软件编程通过发送接收功能块完成控制 字和状态字的 发送和接收 。 原生产线运输 系统 P LC 540 与宽带延跨钢卷运输系统 PL C 610 主站 实施网络信息交换后 , 钢卷运送到步进梁后面的 回转台后 , 回转台旋转到位后自动发送控制信号 位触发延跨钢卷运输系统 1#步进梁自动运行 , 实 现钢卷全区域自动运输 。
2 现状
3 研发思路与技术改造要点
系统在运行过程中主要存在如下问题 :1)步 进梁升降阀采用电磁换向阀 , 流量不易控制 , 造成 机械冲击过大 , 检测信号不稳定 ;2)步进梁平移位 置检测采用接近开关 , 步进梁在平移过程中振动 造成信号不稳定 , 钢卷运卷过程中掉落 , 延缓了生 产节奏 ;3)1# 链 、2# 链停止及定位检测采用接近
57
电气传动 2010 年 第 40 卷 第 6 期
图 1 程序设计框图 Fig .1 Block diagram of p rog ram desi gn
周东 :钢卷运输系统改造实践
4 .3 网络通讯与信息交换 莱钢 1 500 mm 宽带延跨钢卷运输系统为后
期配套工程 , 设计时未与原生产线运输系统进行 信息的传送交换和控制 , 钢卷运输上下工序衔接 只能依靠两个操作台人员口头确认 , 增大了操作 的难度和危险性 , 影响运输节奏 。延跨钢卷运输 系统自动化网络分为两级网络为以太网和 DP 网 络 , 如图 2 所示 。
1 引言
莱钢 1 500 mm 宽带延跨钢卷运输系统为后 期配套工程 , 由大连重工 2007 年设计制作 , 主要 设备由 1# 步进梁 、1# 链 、2# 步进梁 、2# 链 、5 # 步 进梁和 6# 步进梁组成 。 其中 1# 步进梁 、2# 步进 梁 、5#步进梁和 6#步进梁为液压步进式驱动 , 1# 链 、2#链为交流电机驱动 。 该系统主要功能是将 原运输系统的钢卷通过新设计延跨钢卷运输系统
电气传动 2010 年 第 40 卷 第 6 期
ELECT RIC D RI VE 2010 V ol .40 N o .6
钢卷运输系统改造实践
周东 (莱钢银山型钢板带厂 , 山东 莱芜 271104)
摘要 :钢卷运输系统主要 功能是 将成 品钢卷 运送 到待 发货区 域 , 在板带 生产 线中 广泛 应用 。 介绍 莱钢 1 500 mm 宽带钢卷运输系统步进梁和运输链位置检测方法 的改进 和控制 模式的 改变 , 在设备 改造实 践和功 能实现过程中解决了检测控制不稳定问题和运 输链电机过流跳电故障 。 系统改造使用后 , 步进梁步距控制可 靠 , 运输链准确定位 , 实现了钢卷运输系统全区域自动控 制 , 取得了良好效果 。
关键词 :钢卷运输 ;步距控制 ;自动定位 中图分类号 :T M 763 文献标识码 :A
Reform of the Coil Transport System
Z HO U D ong (Laiw u Steel Plate Factory Yinshan , Laiw u 271104, Shandong, China) Abstract :T he coil transpo rtation sy stem is w ell used at strip pro ductio n lines , with main functio n of transpo r ting the finished coils to coil ya rd fo r deliv ery .T he positio n detectio n method improv ement and the contro l mode changing fo r w alk beam and transpo rtation chain o f coil transpo rtatio n system at 1 500 mm wide strip plant of Laiw u Steel wa s introduced .The malfunctio ns of unstable detectio n contr ol a nd moto r tripping a t the tr anspor tatio n chain due to ove r cur rent are solv ed during equipment modificatio n and functio n realizing .T he step distance of the walk beam is ve ry stable af te r technical modificatio n, and the positioning of t ranspor tatio n chain is also accurate .T he full automation of coil tr anspor tatio n sy stem is then realized with go od functio n. Key words:coil t ranspo rt ;step contro lling ;auto matic positio ning
采用一个激光测距传感器代替原有步进梁中 平移位置检测接近开关的功能 。 激光测距传感器 为 4 ～ 20 mA 电流输入信号 , 通过采集电流信号 即可准确判断步进梁平移取卷 、运卷位置 , 从而达 到步进梁步距可靠控制及信号跟踪 。 激光测距技 术利用激光传输时间来测量距离 , 通过测量激光 往返目标所需时间来确定目标距离 。 激光测距传 感器记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经 历的时间 , 从而计算出液压缸的实际行程 , 并通过 微处理器进行适时控制 , 达到精确定位 。 由于激
原步进梁中升降阀由于采用电磁换向阀 , 流 量不易控制 , 冲击较大 , 造成检测信号不稳定 。 电 液比例控制是介于普通液压阀的开关式控制和电 液伺服控制之间的控制方式 , 比例阀可以按输入 的电气信号连续 , 按比例对油液的压力 、流量和方 向进行远距离控制 , 比例阀一般都具有压力补偿 性能 , 所以它的输出压力和流量可以不受负载变 化的影响 。原控制系统采用普通的电磁换向阀 , 改造为比例伺服阀后 , 输出信号为 4 ～ 20 mA 电 流信号 , 利用软件编程中的功能块 , 对比例伺服阀 给定增加斜坡控制 , 通过改变电流信号大小来改 变比例阀的阀口开口度 , 从而平滑地控制输出流 量 ,运行响应快 , 提高了设备的运行精度和稳定 性 , 减小了系统压力波动引起的液压冲击 。 4 .1 .2 步进梁平移位置检测
1)步进梁步距控制改造 。将步进梁升降电磁 换向阀改造为比例阀 , 实现由数字到模拟控制的 改进 , 实现平滑加减速 ;步进梁平移检测元件接近 开关位置 , 检测改造为激光测距检测 , 实现准确位 置定位与可靠控制 , 满足自动控制要求 。
2)1#链 、2#链自动定位改造 。 将目前 1#链 、
Байду номын сангаас作者简介 :周东(1976 -), 男 , 本科 , 助理工程师 , Email :lgz houdong @126 .com
电气传动 2010 年 第 40 卷 第 6 期
光测距传感器检测液压缸的实际行程 , 对步进梁 平移时产生的振动或行程偏差不受影响 , 稳定性 好 , 控制精度高 。 4 .2 运输链自动定位 4 .2 .1 电气控制模式改造
1# , 2#链各有 19 个钢卷支架 , 主要将前一个 步进梁上的钢卷一步步运送到下一个步进梁 。 1# , 2#链采用 SIEM EN S 6S E70 系列变频器V/ f 控制模式交流电机进行驱动 , 位置定位采用接近 开关进行检测 。 V/ f 变频控 制模式在低速 运行 时电压调整困难 , 调速范围小 。 负载变化 , 转差频 率变化 , 给定不变 , 定子频率不变 , 电机转速发生 变化 , 不能精确控制电机实际转速 。因 1# , 2# 链 所带钢卷负载大 , 且低速运行 , 过电流故障频繁发 生 。矢量控制变频调速模式是将交流电机等效为 直流电动机 , 分别对速度 , 磁场 2 个分量进行独立 控制 。 通过控制转子磁链 , 然后分解定子电流而获 得转矩和磁场 2 个分量 , 经坐标变换 , 实现正交或 解耦控制 。 矢量控制模式调速范围大 , 响应速度 快 , 适于频繁加减速运行 。 基于此基础 , 在电机非 负荷端增装测速编码器 , 采集电机速度至变频器 , 电机控制模式由 V/ f 控制模式改为速度矢量闭环 控制 , 对电机进行静态识别 、动态识别 , 重新优化电 机 , 系统响应特性快 , 消除了过流故障发生 。 4 .2 .2 定位方式改造
运送钢卷至成品发货区域 。
开关 , 1# 链 、2 #链采用交流电机驱动方式 , 电机采 用 V/ f 控制模式, 频繁出现过流跳电现象 , 1# 链 、2#链不到位或超行程影响正常运卷且存在掉 钢卷较大的安全隐患 ;4)莱钢1 500m m 宽带延跨 钢卷运输系统为后期配套工程 , 与原生产线运输 系统无法进行信息的交换和控制 , 依靠操作台人 员口头确认 , 增大了操作的难度和危险性 , 影响运 输节奏 ;5)延跨钢卷运输系统因上述实际情况 , 设 计手动/ 半自动/自动 3 种工作模式 , 目前只能采 取手动操作 , 操作人员和维护人员劳动强度大 。
4 主要改造技术措施
4 .1 步进梁步距控制 步进梁为液压步进式驱动模式 , 步距控制时
序为等待位置 -取卷平移 -上升 -运卷平移 -下 降 -返回等待位置 。 升降为电磁换向阀 , 平移为 比例阀 。步进梁主要检测元件由 8 个接近开关组 成 :进行步进梁等待位置 ;取卷减速 ;取卷停止 ;上 升位置 ;运卷减速 ;运卷停止 ;下降位置 ;回返减速 的信号检测 。 4 .1 .1 升降电磁阀改造
56
周东 :钢卷运输系统改造实践
2#链电控系统交流 V/ f 控制模式的电机增设速 度编码器 , 实现 速度闭环控制 , 从而 1# 链 、2 # 链 平稳运行 ;目前 1 #链 、2 #链定位检测通过接近 开关方式 , 改造为位置编码器 , 通过程序设计实现 自动定位 。
3)基于 SIEM ENS 技术进行网络通讯与信息 交换 , 实现宽带原运输系统与延跨运输系统的全 自动控制 。
图 2 钢卷运输系统自动化网络图 Fig .2 A ut omati on net w ork diagram of coil t ran sport at ion syst em
DP 网 分 3 段 :1# , 2# 链变 频器为 第 1 段 ; 8CS 、10CS 、H 1 液压站 、1 #链就地操作台 、1 #步 进梁就地操作台为第 2 段 ;2# 链就地操作台 、2# 步进梁就地操作台 、5# 步进梁就地操作台 、6# 步 进梁就地操作台 、H 2 液压站 、H 3 液压站 、9CS 为 第 3 段 。 基于 SIEM EN 控制技术 , 我们采用 SIMA TIC NE T 工业以太网将原生产线运输系统 P LC 540 主站与 P LC 610 主站进行网络通讯和数 据交换 , 软件编程通过发送接收功能块完成控制 字和状态字的 发送和接收 。 原生产线运输 系统 P LC 540 与宽带延跨钢卷运输系统 PL C 610 主站 实施网络信息交换后 , 钢卷运送到步进梁后面的 回转台后 , 回转台旋转到位后自动发送控制信号 位触发延跨钢卷运输系统 1#步进梁自动运行 , 实 现钢卷全区域自动运输 。
2 现状
3 研发思路与技术改造要点
系统在运行过程中主要存在如下问题 :1)步 进梁升降阀采用电磁换向阀 , 流量不易控制 , 造成 机械冲击过大 , 检测信号不稳定 ;2)步进梁平移位 置检测采用接近开关 , 步进梁在平移过程中振动 造成信号不稳定 , 钢卷运卷过程中掉落 , 延缓了生 产节奏 ;3)1# 链 、2# 链停止及定位检测采用接近
57
电气传动 2010 年 第 40 卷 第 6 期
图 1 程序设计框图 Fig .1 Block diagram of p rog ram desi gn
周东 :钢卷运输系统改造实践
4 .3 网络通讯与信息交换 莱钢 1 500 mm 宽带延跨钢卷运输系统为后
期配套工程 , 设计时未与原生产线运输系统进行 信息的传送交换和控制 , 钢卷运输上下工序衔接 只能依靠两个操作台人员口头确认 , 增大了操作 的难度和危险性 , 影响运输节奏 。延跨钢卷运输 系统自动化网络分为两级网络为以太网和 DP 网 络 , 如图 2 所示 。
1 引言
莱钢 1 500 mm 宽带延跨钢卷运输系统为后 期配套工程 , 由大连重工 2007 年设计制作 , 主要 设备由 1# 步进梁 、1# 链 、2# 步进梁 、2# 链 、5 # 步 进梁和 6# 步进梁组成 。 其中 1# 步进梁 、2# 步进 梁 、5#步进梁和 6#步进梁为液压步进式驱动 , 1# 链 、2#链为交流电机驱动 。 该系统主要功能是将 原运输系统的钢卷通过新设计延跨钢卷运输系统