冷轧重卷检查机组PLC控制优化策略

摘要：冷轧重卷检查机组是冷轧生产线的中间工序，其主要功能是将大钢卷分切成外径较小的钢卷及检查钢卷表面质量。文章介绍了冷轧重卷检查机组的工艺流程，结合江西某大型钢厂冷轧厂重卷检查机组现场调试中遇到的问题，从PLC控制方面提出了优化策略。

关键词：冷轧重卷；PLC控制；优化策略

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）34-0065-02

冷轧重卷检查机组是冷轧生产线的中间工序，其主要功能是将大钢卷分切成外径较小的钢卷及检查钢卷表面质量，上游机组连退线的大部分钢卷都要运到重卷检查机组进行检查分卷，之后运到包装机组包装出厂。

重卷检查机组入口包括开卷机、入口转向辊、矫直机、入口剪、1#夹送辊；然后机组经焊机、月牙剪、圆盘剪、检查室、2#夹送辊、涂油机、出口剪、出口夹送辊，到达卷取机。机组从焊机到卷取机的布置图如图1所示：

图1 重卷检查机组焊机到卷取机工艺布置图

由于重卷检查机组长度较一般重卷机组要长，且机组中央部分没有张力辊，在生产的前期机组出现了一些不稳定情况，但经过PLC优化控制，全线速度和张力达到较好控制效果。以下从四个方面阐述重卷检查机组的PLC控制优化策略：

1 开卷机PLC控制优化策略

机组没有张力计，因此开卷机、卷取机的张力控制采用开环张力控制方式，开环张力控制没有张力实际值反馈，在速度设定值上增加附加速度，使速度调节器一直处于饱和，通过发送转矩限幅来控制传动转矩。在这种控制方式下实际转矩一直维持在限幅值。

在机组投产前期，由于机组较长，开卷机和卷取机均作张力控制。传动装置S120接收PLC下发的转矩限幅，同时接收PLC下发的带有附加速度的速度设定。机组全线运行时，中央段只有夹送纠偏辊是压下的，其目的是想隔断入口和出口两段张力。但是纠偏夹送辊功率太小且没有包角，不能隔断入出口张力，机组在开卷机张力和卷取机张力相互作用下，运行过程很不稳定，带钢出现较大抖动。

为解决卷取机和开卷机同时做张力控制产生的抖动，对开卷机的张力控制作如下处理，即当机组焊接完成后将开卷机切换为速度控制。如图2所示。

机组穿带时，开卷机的张力和速度设定如下：转矩设定=张力转矩+摩擦惯量；转速设定=（机组线速度+工艺速度）×减速比/辊径。

焊接完成全线运行时，开卷机的张力和速度设定如下：转矩设定=最大转矩限幅；转速设定=机组线速度×减速比/辊径。

图2 重卷检查机组开卷机控制优化策略

张力和速度切换在程序中做软化处理，即全线运行后开卷机张力控制延时逐级撤去，速度控制设定变化也通过斜坡处理。

2 机组停车时PLC控制优化策略

重卷检查机组在运行过程中，只有卷取机作为张力控制。在生产过程中，由于检查或其他原因，机组要暂停一段时间，尤其在低速暂停时，各传动辊压辊处于压下状态。机组暂停后，除卷取机外各传动装置控制使能消失，各传动辊抱闸关闭，机组的中央段张力和入口段张力不能保持；重新起车时，机组会出现较大波动。这主要是由于机组重新起车时，传动装置得到使能信号后，抱闸不能立即打开，机组张力从出口到入口稳定过程需要一段时间，此时机组全线抖动，带钢表面会出现划伤，影响带钢产品质量。

为解决这一问题，在机组暂停时，将开卷机以及其他传动辊的控制使能继续保持。这样能保持传动设备抱闸一直在打开状态，卷取机张力控制使全线带钢一直处于绷紧状态。机组重新起车时，速度给定一旦发出，全线传动装置能较快地响应，达到稳定运行。同时当机组长期停止超过一定时间时，将开卷机以及其他传动辊的控制使能清除。控制策略如图3所示：

图3 重卷检查机组停车控制优化策略

3 圆盘剪处PLC控制优化策略

在机组生产前期，圆盘剪的剪切效果不佳，造成带头、带尾在出口段必须剪掉，产生较大的浪费；前期误认为是圆盘剪剪切质量有问题，通过观察发现产生该问题的主要原因是圆盘剪处张力不足。

由于开卷机在运行时做速度控制，卷取机张力经立式检查台后在圆盘剪附近出现张力不足。此时卷取机处的张力稳定且基本满足出口工艺要求，因此靠调节卷取机的张力并不能解决圆盘剪处张力不足。通过分析，如果使夹送纠偏辊以相对机组速度较低的速度运行，圆盘剪处的张力就能改善；因此在PLC程序中给夹送纠偏辊的速度设定进行修正。具体如下：

转速设定=（机组线速度-修正速度）×减速比/辊径

运用这种控制方法，通过现场调试，总结经验，调节修正速度的大小，使圆盘剪处的张力满足圆盘剪剪切所需的实际张力，圆盘剪剪切效果明显改善。

4 带头卷取时PLC控制优化策略

重卷检查机组卷取机分为上下卷取，上卷取穿带时出口摆动导板摆上，带钢经皮带助卷器逆时针方向进行带头卷取。下卷取时出口摆动导板摆下，带钢经皮带助卷器顺时针进行带头卷取。两种卷取方式下，卷取效果出现差异，在卷径较小时，上卷取时卷取效果较好，下卷取时出现带钢打滑现象。

由于带钢在卷取前经静电涂油机涂油，带钢打滑不可避免。经分析，下卷取在卷径较小时卷取打滑的主要原因是带钢包角太小。而上卷取时带头进入卷取机后，机组建立张力，此时出口转向辊（见图1）压下，使带钢包角变大，可以改善带钢打滑造成的卷取张力波动。下卷取时，出口转向辊不能与带钢接触。

根据工艺要求，出口夹送辊在机组运行后打开。通过观察发现卷取机卷径较小时，如果出口夹送辊不打开，打滑现象就不太明显。但是由于出口夹送辊电机功率较小，只能穿带时投入使用，如果长期处于高速运行，电机并不能承受这种较大的负荷，为解决这一问题总结出一个优化的控制方法，如图4所示：

图4 重卷检查机组下卷取控制优化策略

下卷取时通过在卷径较小时压下出口夹送辊的方法消除了带钢打滑造成的张力波动，同时通过控制上限速，避免出口夹送辊电机功率过大，既解决了带钢打滑引起的张力波动，又满足了机械设备的设计能力。

5 结语

冷轧重卷检查机组电气控制受到各种因素的影响，在生产的初期经常出现一些不利于生产的因素。通过PLC控制策略的调整，极大程度地改善了机组的张力和速度控制效果，提高了产品的质量和成材率，满足了机组的产量

要求。

参考文献

[1] 丁修堃.轧制过程自动化（第2版）[M].北京：冶金

工业出版社，2005.

作者简介：陈晓品（1982—），男，中冶南方（武汉）自动化有限公司工程师，硕士，研究方向：自动化控制系统的设计编程调试。