宽厚板线热矫直机区域水平传动自动化控制功能实现与优化

文/唐鑫

中国钢铁企业已步入全自动化生产线的时代，但自动化生产线带来诸多好处的同时也需要高额的投入建设费用、备件辅料费用和维护成本。因此，在实际生产中如何即实现自动化生产的同时又保证设备的稳定运行，延长设备寿命，节约成本则成为企业重点攻关的方向。

1 热矫直机区域水平传动自动控制功能

热矫直机区域水平传动自动化功能就是当钢板进入到热矫直机区域后，通过自动控制热矫直机区域所有电机的运行，自动输送钢板并完成矫直工序，在矫直完成后自动将钢板送离矫直机区域的功能。

2 热矫直机区域水平传动自动化控制功能的实现

传动设备需要使用变频电机配合变频装置控制。而控制变频装置需要水平跟踪控制PLC，用来计算钢板所在位置并根据需要给变频装置发出指令。还需要工艺模型系统，这个系统会根据工艺需要下发不同的矫直速度。现场安装光栅等检测元件，用于钢板实际位置的校核确认，以提升水平跟踪模型计算的位置准确度。

2.1 传动装置的速度给定

当钢板进入到矫直机区域后，水平跟踪控制PLC计算钢板的位置，对相应区域传动设备发出给定控制钢板自动完成矫直工序。在这个过程中，矫直速度分成四类速度：

2.1.1 钢板输送速度

即钢板向矫直机输送还未进入矫直机的速度，这个速度根据现场实际情况判定，一般大于矫直速度。

2.1.2 钢板咬入速度

即钢板进入矫直机内部的速度，这个速度比较慢，因为钢板在咬入进到矫直内的一瞬间会对矫直辊产生很大的冲击负荷，因此低速咬入可以减少冲击负荷保护设备。

2.1.3 矫直速度

即钢板投入进入矫直机后开始执行矫直速度，这个速度是二级模型（工艺模型）计算并且给出的。

2.1.4 放钢速度

钢板在矫直完成后，送出矫直机区域的速度。此速度一般为传动装置允许的最大速度，这样可以快速将矫直完成的钢板放离矫直机区域。

2.2 水平传动自动化控制功能的实现

水平跟踪控制系统结合检测元件和传动装置的反馈信号计算出钢板位置，使用工艺模型给定速度进行控制。传动装置直接执行下发指令，同时也将电机反馈信息返回给水平跟踪系统。现场检测元件将检测到的钢板位置信息反馈给水平跟踪PLC，对钢板的位置校核。通过几个系统的综合控制，最终实现钢板自动矫直。如图1所示。

3 水平自动化控制存在系统存在问题

自动化无人生产线是未来生产发展的趋势，但当今的自动化控制系统毕竟是依靠基础逻辑判断实现的，在一些特殊情况下会产生许多故障异常。

（1）水平跟踪控制系统计算钢板的跟踪位置与实际之间会产生偏差。自动化控制系统所计算的跟踪位置是通过传动装置的反馈信号与输出给定综合计算出来的，但钢板在实际输送过程中却未必到达给定速度，这就会产生误差。

（2）跟踪检测元件不稳定性。由于现场环境的影响（如水汽等遮挡造成的假信号）、维护不到位（检测元件的安装位置偏离、元件因未防护好造成损坏）等原因造成检测元件反馈的信号异常，因此就会影响一级水平跟踪的正常修正功能。

（3）运行中人为手动控制造成的干扰。一般自动控制系统都允许人进行手动干预，但当人们进行手动干预后就会影响到自动控制的数据修正或者计算出来的偏差过大。

4 水平自动化控制稳定运行优化方向

（1）增强现场检测元件的点检维护。可以根据现场工作环境定周期性对检测元件进行校核、紧固、清扫等维护工作。并且对关键参与校核控制的必须加强防护确保不受环境影响。

（2）控制逻辑不断优化完善。优化的方向需要根据现场实际情况去进行，因为自动化生产线安装调试的公司一般都采用通用的控制逻辑程序，但在正式投产后每个企业会根据需要进行改进（比如加除磷装置等），这样就会产生对检测元件的影响。所以优化的方向应以现场实际出发，不能盲目照搬避免产生更大的问题。

（3）根据生产环境的不同选取多样检测元件参与修正。自动化跟踪校核中需要检测元件进行校核，但可能会因有水汽、温度低于热金属检测范围、工作环境温差造成检测元件容易损坏等造成信号无法正常反馈的问题。这种情况可以采用多种检测手段并用的方法来弥补环境造成的影响。

5 结束语

虽然自动化生产对设备运行稳定性、信号反馈准确性要求较高，伴随着高额的备件成本和大量的维护工作。但自动化控制生产线仍是今后发展方向，我们现在能做的事情是根据现场实际情况不断去不断完善和优化设备点检维护标准、控制程序来保证自动化运行更加稳定，通过降低故障率、延长设备寿命等手段实现降低维护成本，进而提升企业竞争能力。