热卷箱开卷臂位置软检测控制模型的开发

杨晓俊

（山西太钢不锈钢股份有限公司热连轧厂， 山西　太原　030003）



热卷箱开卷臂位置软检测控制模型的开发

杨晓俊

（山西太钢不锈钢股份有限公司热连轧厂， 山西太原030003）

对热卷箱开卷臂位置软检测控制模型的开发目的及开发方案进行详细介绍。模型的成功开发，可提高开卷的成功率，大幅降低设备故障时间及位置传感器备件费用，为精确、快速地开卷控制奠定良好基础。

热卷箱开卷臂位置软检测控制

太钢2 250 mm热连轧生产线自动化系统采用日本TMEIC公司的V3000系列工业控制系统。机械设备从德国西马克—德马格公司（SMSD）引进，电气设备、控制系统及控制模型从日本TMEIC公司引进，主体设备由4台加热炉、1台立辊轧机、1台粗轧机、1台热卷箱、7台精轧机、3台卷取机组成。2250 mm热连轧生产流程见图1。

图1　2 250 mm热连轧生产流程

1　模型开发目的

热卷箱的工作分为直通、卷取、模轧三种方式。热轧不锈钢使用热卷箱的优点如下：保温，在轧制过程中将中间坯卷成卷可有效降低带钢的散热、辐射，减小带钢头尾温差、促进带钢边部降温，温降减小后可减轻轧机负荷，有利于多品种、多规格的生产；均温，由于中间坯卷成卷，使相邻的中间坯之间发生热传递、热辐射，可有效保证带钢温度的均匀性、减少加热炉在烧钢过程中产生的“黑印”等缺陷；破鳞，由于在卷取和开卷过程中中间坯发生的机械弯曲变形，使带钢表面有害的脆硬发生二次氧化造成铁皮碎裂，同时由于带钢的高速卷取，使氧化铁皮大部分被抛离带钢，其余少量附着在带钢表面的铁鳞可依靠精轧除鳞箱进行除鳞。为实现2250mm热连轧线多品种、多规格、高品质、低成本的高效生产，改善带钢表面质量（如碳钢黑灰、不锈钢表面粗糙），进一步拓宽2 250 mm产品的品种与规格，在轧制中间对坯厚度小于42 mm规格的不锈钢采用热卷箱卷取方式（如300系、400系等系列热轧不锈钢卷），以确保热卷箱区域设备的稳定运行。

由于热卷箱区域属高温潮湿环境，易导致各类检测器件损坏，进而影响正常生产。为确保热卷箱区域检测器件的正常工作，采取“一加一减”的措施。在具备安装条件的情况下全部增加备用传感器，将电缆连接至TMEIC控制系统，重新定义变量、调试程序，达到同时监控在线与备用传感器的功能和实时切换的功能。

对于无法增加备用传感器的开卷臂液压缸的措施。由于开卷过程中其始终紧贴在钢卷表面上，设备与钢卷零接触，开卷后启用冷却水，冷热交替，且开卷臂一直处于高温潮湿的恶劣环境，设备动作范围大，相关设备交叉，所属电缆环境恶劣，极易造成设备损坏；开卷臂传感器安装位置高约5 m，更换难度极大且危险性高。因此开发出热卷箱开卷臂位置软检测控制模型来代替实际的位置传感器控制。

2　模型开发方案

热卷箱开卷臂位置软检测控制模型的方案设计采用连续的生产过程逻辑运行信号模拟。模拟在生产过程中的实际位置值、虚拟开卷过程中的实时运行状况以及在闭环控制下设备的自动运行状况。

为实现精确的位置控制，采取对比液压伺服阀的电流给定与阀芯反馈的方案。如果二者相差小于5%，表示液压设备动作正常；如果二者相差大于5%，取平均值用于计算，并在操作画面中提示。

对伺服阀的电流给定或平均值进行比例积分的计算。针对设备具体动作工况优化不同的比例和积分参数表，对APC动作的触发条件及位置设定参数；根据开卷臂伺服阀的给定值进行PI调节器的控制，确定时间常数，并增加开卷速度上下限幅值控制、操作方式选择控制、零位与最大位的自动标定功能等程序。

在控制原理上分析没有位置传感器时程序模拟的可行性。离线闭环测试检查软件的适应性，确定开卷臂的运行轨迹，优化传感器变量和位置参数，针对控制回路及顺序进行预调，在正常开卷过程中确定设计和实施的可靠性。

在区分不同位置、压力的基础上，对开卷过程中开卷臂（TUCK ARM）投压力控制，增加折线补偿参数表，以实现拆除位置传感器后开卷臂位置的软检测控制功能。开发此控制模型后，能够同步显示实际位置与正常开卷功能，且效果理想，可大幅降低其引发的故障时间及备件费用。

热卷箱开卷臂位置软检测控制模型控制取代了实际的位置传感器控制，对比控制模型投入前后开卷臂的位置曲线发现，位置趋势基本一致，与现场实际设备动作相符，能够确保正常开卷，可大幅降低故障时间及位置传感器备件费用，基本避免由于开卷故障产生的废钢。

3　结语

热卷箱开卷臂位置软检测控制模型的开发，极大地提高了生产效率，实现了全系不锈钢热卷箱的稳定控制，有力地促进了品种开发结构，为实现2 250 mm热连轧线多品种、多规格、高品质、低成本的高效生产，改善带钢表面质量，进一步拓宽2 250 mm产品的品种与规格，做出了积极贡献。

（编辑：贺焱）

[1]周传典.高炉炼铁生产技术手册[M].北京：冶金工业出版，2002.

[2]王筱留.高炉生产知识问答[M].北京：冶金工业出版，2004.

The Development of Open Arm Position Soft Detection Control Model of Coil Box

YANG Xiaojun
（Hot Strip Mill，Taiyuan Iron and Steel（Group）Co.，Ltd.，Taiyuan Shanxi 030003）

The development purpose and development scheme of open arm position soft detection control model of coil box are introduced in detail.The successful development of the model improves the success rate of unwinding,and greatly reduces the equipment failure time and the cost of spare parts of position sensor,which lays a good foundation for accurate and rapid uncoiling control.

coil box,uncoiling arm position,soft detection and control software

TG333

A

1672-1152（2016）02-0097-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.02.37

2016-01-08

杨晓俊（1971—），男，现从事PLC专业技术开发工作，工程师。