冷矫机弯辊控制的完善与优化研究论文
摘 要：摘 要 ：本文据国内矫直机的使用情况，提出完善弯辊功能，解决辊缝标定清零及运行中的问题，提升轧钢厂运行效率与产品质量。 关键词： 关键词： 冷矫机 PLC系统 弯辊功能 在当前钢铁产能过剩情况，钢铁市场竞争日趋激烈的严峻形势下，客户对钢材的板型、表面
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摘 要：本文据国内矫直机的使用情况，提出完善弯辊功能，解决辊缝标定清零及运行中的问题，提升轧钢厂运行效率与产品质量。
关键词：
关键词：冷矫机 PLC系统 弯辊功能
在当前钢铁产能过剩情况，钢铁市场竞争日趋激烈的严峻形势下，客户对钢材的板型、表面质量要求越来越高。本文根据国内矫直机的使用情况，设计出完善弯辊功能程序，解决辊缝标定清零及运行中的问题，提升轧钢厂运行效率与产品质量。
1 矫直机弯辊功能的原理
矫直机的原理是辊子的位置与被矫直制品运动方向成某种角度，两个或三个大的是主动压力辊，由电动机带动作同方向旋转，另一边的若干个小辊是从动的压力辊，靠着旋转着的圆棒或管材摩擦力使之旋转的。为了达到辊子对制品所要求的压缩，这些小辊可以同时或分别向前或向后调整位置，钢材被辊子咬入之后，不断地作直线或旋转运动，因而使制品承受各方面的压缩、弯曲、压扁等变形，最后达到矫直的目的。起设施主要将上万向轴套上夹紧块与上万向轴套的接触面为设计为倒V型接触面，并将下万向轴套下夹紧块与下万向轴套的接触面为V型接触面。V型设计的夹紧块与上万向轴套的外圆呈两点接触，而且接触点控制力指向万向轴套圆心，因此定位更加准确;同时，由于上万向轴套下夹紧块的数量为两只，且两只下夹紧块与上万向轴套的接触面为V型接触面，更为有效的控制了万向轴套的定位精度，不易受万向轴套外圆面尺寸误差造成定位偏差的影响。为冷矫直机换辊提供了一个较好的夹紧装置。
2 矫直机弯辊系统机械设计
本文设计中对冷矫机弯辊系统进行完善，特别是硬件问题，包括伺服阀、压力传感器、位移传感器的安装。由于矫直机弯辊系统主要补偿矫直机的辊系和框架的变形，在矫直过程中，弯辊系统用来保持矫直辗子的平行。理论上允许非平行位置，同时钢材的表面形状由操作员调整弯辊的弯曲，这样将矫直机上框架由一个活动结合点分开成相连的两部分。位于框架顶部的'偏心允许分开这两个部件从而弯曲矫直辊。液压气缸内部安装了一个位置检测器来测量偏心量，液压缸两个腔分别安装两个2压力传感器，给出了每个缸腔中的压力反馈。控制由一个伺服-比例阀驱动弯辊液压缸，电气控制系统设置位置控制和超载保护。
3 弯辊功能电气控制系统设计
PLC将接收到的各个信号经过程序运行后输出，实现整个控制系统的自动化。弯辊功能电气控制系统完善冷矫机的标定程序，理顺出标定逻辑，优化标定条件，对冷矫机PLC系统进行优化，增加弯辊的信号输入输出系统;对冷矫机弯辊程序进行开发，建立一套适合实际生产的控制模式。冷矫直机控制功能由Level1 PLC S7-400，包括辊缝设定，弯辊控制等各项控制功能实现，PLC 通过以太网TCP-IP与上位机计算机相连接,接收预设数据，HMI人机接口，输出结果及各种显示。弯辊功能的控制框图如图1所示。
图1 弯辊功能电气控制系统框图
在程序设计中，利用标志位来表示不同的现场情况和程序的状态，增加了程序的可靠性和灵活性。模块化的程序设计，整个程序由不同 的子程序构成，各子模块独立完成各自的功能互不干扰，因而程序结构清晰，便于修改。再就是定时器的使用，利用不同的定时器来设置不同设备的延时时间，可以灵活地根据控制要求进行延时时间的设定。主程序主要由程序初始化、计数清零、系统复位、增减变频、切长脉冲转换、速度、切料、暂停急停安全门八个子程序和一个切料中断子程序构成。
4 辊缝标定优化
辊缝要根据钢材的厚度与强度进行调整，如果钢板强度较大，则辊缝值与钢材的厚度值相差较大，若钢材的强度较小则辊缝值与钢材的厚度值相差较小，但钢材的厚度与辊缝值的差值一般不大于7～8mm。辊缝标定优化为从H M I 启动的自动运行过程，调整顺序如下：一是先辊缝打开至最大极限，将辊缝设定为粗标定值，该值根据机架机械尺寸及辊径确定;二是是关闭辊缝，直至轧制力达到最小轧制力，将辊缝预标定为“0 ”;三是以低速转动轧辊;四是断开轧制力差控制，提升轧制力至标定轧制力;五是当轧制力达到标定轧制力后，继续转动轧辊2～3圈，监测在此期间辊缝实际值的变化率，若大于预设的监测值(轧辊偏心指标，通常取0.05～0.1mm/rad)，则报警，若变化在可接受的范围，则将辊缝标定为“0 ”;六是减小轧制力至最小轧制力，轧辊停止转动;若有报警，辊缝打开最大极限;若无报警，辊缝打开至穿带辊缝。弯辊标定测量弯辊缸前后销轴中心距1500mm，操作员在上位标定画面中按照指示进行弯辊缸伸缩操作至中位，按下标定确认，标定完成。
辊缝的调整主要是在上位给定，给定前后辊缝数值，同时AGC四缸极限压力为26Mpa，程序已经内部设定，操作时，先设定好前后辊
