轧钢链式移钢机的自控技术创新与应用

武涛

张家口宣钢机电工程有限公司 河北张家口 075100

某轧钢厂热送区域是将需入炉的热坯以单批次四根的方式，通过炼钢厂与轧钢厂连接的连铸辊道送至轧钢厂热坯接料等待区，再由数个电机传动的往复链式移钢机与其他设备将热坯送至加热炉炉前辊道，最终入炉，经短时加热后供给轧线进行轧制[1]。

在该热送区域设备投入使用一段时间后，链式移钢机的故障率居高不下，不仅增大了日常维护难度及维护工作量，而且严重影响了产线的正常生产，增加了生产成本。通过分析研究，发现造成链式移钢机的高故障率原因有二：其一，链式移钢机原设计安装的接近开关位置与接触热坯的链槽顶部距离不足20CM。长时间的输送热坯，会使接近开关处形成高温，导致接近开关极易被烧毁变形，产生误信号，易使链式移钢机拨爪冲出机械限位，损坏设备；其二，由于移钢机拨爪链条长时间往复运行，会对链轮轮齿产生机械磨损，使之变薄，导致装有拨爪的链条横向摆动幅度变大，进而造成链条上焊接的挡铁与接近开关间距过大，使接近开关失效；或发生挡铁碰撞、切削接近开关的现象，致使接近开关损坏，移钢机故障停机。

通过对链式移钢机的控制方法进行技术创新及应用，解决了频繁造成设备停机的故障因素，提高了该条产线的生产效率。

1 总体思路

由于此种往复链式移钢机运行速度较慢，对控制精度要求不高，结合工艺流程及设备现场环境，须改变热坯链式移钢机的控制方式，即由原来的四个接近开关定位控制方法改为一对对射光电开关信号位置计算控制方法。此控制方法的优点如下：对射光电开关相较于接近开关的检测距离远，不易被设备运动的机械机构撞击损坏；安装位置距离热坯较远，不易被热坯带来的高温环境影响，使用寿命较长；使用单个数字量输入，降低现场检测元件维护量及故障率，有效提升设备的连续正常运行时长，满足设备安稳运行常态化的工艺要求。

2 技术实施方案

（1）在移钢机电机传动侧的主动或被动轴中的链轮两侧安装对射光电开关（示意图如图1所示），通过检测链轮轮齿，使对射光电开关产生信号变化，并将信号引至PLC数字量输入模块中。

图1 光电开关安装位置示意图

（2）通过利用移钢机电机前进、后退反馈与对射光电开关检测链轮齿数计数，设计编写PLC程序（以西门子S7-300系列PLC为例）：①移钢机初始位需在移钢机第一次运行前标定，将移钢机拨爪的当前位置值清0。②设定移钢机的初始位（初始位位置值为0）、前进减速位、前进停止位、后退减速位目标值。③在移钢机前进运行时，位置值计数累加；后退运行时，位置值计数累减。④当链轮轮齿遮挡住对射光电开关光轴时，对射光电开关向PLC输出高电平；当链轮齿槽转动至对射光电开关光轴处时，对射光电开关向PLC输出低电平。通过对高低电平的跳变检测计数形成的实际值与设定目标值的比较（如图2所示），从而跟踪移钢机拨爪的实时位置，控制移钢机电机的高、低速以及启动、停止[2]。⑤设定移钢机超限位报警值，当实际位置值超出报警阈值后，程序输出报警信号，取消移钢机电机运行允许命令，自动快速停车。⑥将程序封装至移钢机的手、自动程序联锁程序中。⑦适当增加移钢机电机位置环比例与速度前馈增益，减少位置跟踪误差量。由于采用对射光电开关控制方式，需要移钢机电机对启动、停止以及正、反转向响应要求比较高，否则会出现手动模式下，程序计数不准现象，进而造成移钢机拨爪失位，拨爪位置冲出限位或无法回到初始位的情况。为了避免此现象发生，需要优化电机传动控制参数。以西门子S120变频器为例，利用STARTER软件对移钢机电机进行手动调节：打开移钢机项目树下的参数列表（Expert list），在右侧的列表栏中选择P1460(转速控制器比例增益)和P1462（转速控制器积分时间），将这两个参数值适当调节，提升电机的跟踪误差。但要注意此两个参数调整幅度不能过大，否则有可能造成电机在运行过程中产生震荡；选择P1120（dRFG上升时间）和P1121（dRFG下降时间），将以上两个参数时间值适当降低，缩短电机启、停的斜坡时间，使电机能够快速响应。

图2 移钢机PLC部分程序图

（3）组态人机交互界面，使操作人员能够根据现场情况修改移钢机的位置参数，同时可根据此参数设置移钢机的超限位报警，保证设备的安全稳定运行[3]。

3 结语

通过对本技术的实施，不仅提高了轧线的供钢效率，还大幅降低了备品备件消耗及移钢机设备故障率，开发了链式移钢机新的控制技术，降低了维检与操作人员的劳动强度，满足了轧线快节奏的生产要求，最终保证了产线迎合市场的生产竞争力，并且为其它相类似生产线及设备控制提供了技术借鉴，具有良好的社会效益。