2130酸洗连轧线自动控制程序优化

王 松

（马钢设备管理部，安徽马鞍山 243000）

1 设备简介

马钢冷轧总厂2130 酸洗连轧生产线是引进日本三菱公司的成套设备，电气控制系统采用日立R700 系统，设计能力为年产200 万t 汽车板、高档家电用板等。为后续镀锌线、连退线等提供冷轧基料，其生产节奏的稳定性直接影响后道工序。

2130 酸洗连轧线入口段采用双通道设计，两个通道交互上卷作业，在双层剪切头切尾后，前卷带尾和后卷带头依次送至激光焊机，焊机将前卷尾部和后卷头部焊接起来，为冷连轧轧机连续生产提供基础条件。入口段设备布置见图1。

图1 入口段设备布置图

由于酸洗连轧线是冷轧带钢工艺的主要生产线，生产节奏快，操作人员在生产过程中经常发现前一卷钢卷带尾并没有自动停止在双层剪前面等待剪切带钢尾部，反而有时会冲过双层剪再停止。情况严重时会冲过激光焊机（WELDER）触发入口段强制停机，轻则影响中央段生产节奏，重则逼停全生产线。

2 控制逻辑及分析

通过讨论、分析日立控制系统的入口段和中央段程序。钢卷尾部自动停止（ATES）功能中将操作计算机（HMI）设定的带尾剪切长度和安全长度总和作为固定位置停下来的安全距离（Le）停止在双层剪之前，供双层剪自动剪去板型不良、厚度超差的带钢尾部。日立系统控制逻辑如下：

1）此功能将钢带的尾部停在所需的位置

由公式（1）计算停车剩余距离Lse，由公式（2）计算轧件剩余长度，当Lse≥Lne 时，控制程序通过运算，在Lse=Lne输出一个降速停止命令。

式中：a——加速度/减速度比，m/s²；

V——实际生产线速度，m/s；

σ——钢卷空间系数；

H——钢卷的平均厚度，mm；

Dt——开卷机心轴直径，mm；

Le——在固定位置停下来的安全距离，mm；

N——实际钢卷圈数；

V0/V1——自动减速控制速度，m/s；

T0/T1——自动减速控制时间，s。

2）在自动减速并停止在预设定位置的一系列过程中，设定低速保持速度V0（保持时间T0）和V1（保持时间T1），以便降低高速运行的生产线安全停止运行。速度控制模型见图2。

图2 速度控制梯形图

通过控制模型公式的分析，影响剩余钢卷带钢长度，以及准确位置停车的参数因素，主要表现在两个方面：

（1）影响生产线停车剩余距离Lse长度

在固定位置停下来的安全距离Lse 是通过LEVEL 2 和HMI 画面设定带尾预留剪切长度。带钢以V0、V1速度运行的距离，通过控制时间参数t0/t1 调节。产线加减速率a，控制刹车减速距离。由于整个传动机械设备能力设计确定了最大限幅，此加减速率a为设备固定值。如通过提升改造入口段设备能力，无论是资金投入还是改造工期投入都是相当大。

（2）影响计算钢卷剩余长度Lne因素

开卷机芯轴直径Dt为设备设计制造定值，钢卷空间系数σ是不同厚度的带钢通过数据查表获得的经验系数，而钢卷的平均厚度H 是热轧生产线通过生产管控系统传送过来的。通过抽查检测实际带头、带中、带尾的实际厚度发现，热轧带钢在头部和尾部平均厚度略微与下发厚度有超差，多数为超厚度。这样超厚度的钢卷就导致在开卷机上实际钢卷长度数据小于控制程序理论计算长度。这种理论计算长度和实际钢卷长度不符的情况，常导致生产过程中发生钢卷尾部并没有停止在双层剪前面等待剪切带钢尾部，反而冲过双层剪再停止的现象发生，尤其是在生产4.5～6.0 mm 等厚带钢时出现。图3是带尾剪切剩余长度逻辑控制框图。

图3 带尾剪切剩余长度逻辑控制框图

3 控制程序优化及效果

通过以上的控制理论分析，我们没有选择投资较大的提高传动设备加减速率能力，而是在现有设备的前提下，通过调整和优化控制程序来消除产线的不足。要保证厚带钢不出现带尾定位不准的情况，当生产4.5～6.0 mm 等厚规格带钢时，合理地优化钢卷空间系数σ（FG1）和延长降速过程中保持时间（T0/T1），以便在开卷机钢卷运行接近尾部时，PLC 控制程序实时动态运算钢卷剩余长度提前减速，以达到预期停车位置可靠性。具体优化和调整思路如图4。

图4 优化调整框图

图5 是控制程序优化后生产热轧钢卷MRTTG00211，卷重20.68 t，卷宽1 421 mm，钢卷长度519 m，卷径1 867 mm，厚度4.5 mm 时，通过数据跟踪采集软件采集的生产实绩数据。

图5 优化后生产数据跟踪图

从分类控制优化后的运行实绩看，通过修订钢卷空间系数和优化控制时间等程序修改，完全能够满足生产实际需要。这样既避免投资设备大规模改造影响生产，又节省了额外资金投入，取得了预期效果，大大地提高了生产效率。