脱脂线控制功能的完善与改进

□陈海鹏 杨海刚

一、概述

邯钢冷轧厂电解脱脂线，是冷轧厂第一条国产化的生产线，机械设备完全国产化，电气自动化系统主要采用西门子和施耐德元器件，国内集成制造，软件系统完全国产化，投入运行以来电气自动系统运行比较可靠。脱脂线投入运行，对改善冷轧厂带钢表面的清洁度有极大的效用，有利于提高冷轧厂产品的市场竞争能力。

二、脱脂线控制功能完善及改进

(一)增加生产线入出口钢卷跟踪功能。在自动化控制的生产线中物料跟踪是一个极为重要的功能。这个功能的作用主要是确定钢卷或带钢当前所在的位置，是在入口鞍座上，或是已经进入脱脂机组，还是已经生产结束成为了成品卷进入出口鞍座上。基于钢卷或带钢所处的位置不同，机组所要做的动作也是不同的。所以物料跟踪的重要性也就体现在此，它是初始化或者启动其他功能，例如:数据采集(data gathering )，各种预设定功能，预计算功能，数据显示功能的“导火线”。邯钢冷轧厂脱脂机组原设计没有考虑生产线入出口鞍座上钢卷跟踪功能，导致入出口鞍座上钢卷自动运输功能无法实现。根据物料跟踪实现的控制原理，我们首先设计了检测元件，采用光电检测元件——光栅，检测鞍座上是否有钢卷存在;其次根据现场实际情况，设计制作安装了检测元件支架，分别在入口1#、2#鞍座和出口1#、2#鞍座与翻到机位置增加了光栅检测，并将光栅信号采集到了生产线控制PLC;最后实现入出口钢卷跟踪功能，为入出口钢卷自动运输创造了必要条件，降低了操作的劳动强度。

(二)电解控制功能与方式的完善。第一，电解电流控制是脱脂机组保证产品表面质量极其关键的工艺控制功能。冷轧厂脱脂机组采用6RA70 全数字控制器实现电解电流控制，6RA70 全数字控制器是一种控制功能非常灵活的控制器，关键看设计者怎样使用。原设计使用电压闭环控制电解电流，因为电解液的浓度、温度、机组运行速度等参数均不是恒定的量，造成电解电流忽高忽低，无法实现电解电流的稳定控制。鉴于此种情况，我们详细研究了6RA70 全数字控制器的功能并结合原来使用6RA70 的经验，提出应该采用电流闭环的控制方式，并且在电流参数的设置上应该具有大惯性的特性，经过改进与参数精调，完全解决了电解电流忽高忽低的问题。第二，电解电流控制从工艺控制上要求应该为恒电流密度。原设计想采用从HMI 画面手动输入的方式设定电流设定，这是一种非常不利于操作的方法，误操作容易引起设备问题。鉴于此种情况，我们提出了根据机组速度分段PLC 程序自动设定电解电流的方法，设定分四种情况:一是机组速度小于25M/MIN，二是机组速度在25 ～100 M/MIN ，三是机组速度在100 ～250 M/MIN，四是机组速度在250 ～300 M/MIN。而且，增加了自动设定电解电流的运行条件:当机组速度大于零时，电解电源自动投入;当张力投入，工艺段失张时，电解电源设定值自动断开;当机组实际速度降到零时，延时20 分钟，电解电源自动断开。通过采用上述方法提高设备运行的操作性。

(三)一级通讯网络的改进。脱脂线一级DP 通讯网络，在试生产阶段，经常出现网络中断造成设备停机，严重影响生产线的正常生产。通过对故障现象的分析认为，是通讯线路受到了干扰，造成通讯信号不稳定。针对这种情况，我们重新规划了通讯线路的路径，重新敷设了认为会造成干扰的线路，经过这一改进网络中断的问题得到根本解决。

(四)电缆路径的改进与电缆桥架的设计实施。脱脂线原设计的电缆隧道中，没有设计电缆桥架，只有电缆支架，这种设计对于高压电缆来说可以使用，因为高压电缆一般比较粗大弯曲半径大，仅有支架能够满足要求。但是对于动力、控制和网络电缆同在一个电缆隧道相同路径的情况下，因为电磁干扰，将造成系统运行不可靠甚至不能运行。针对上述情况和现场的实际条件，我们重新设计了电缆桥架。桥架分两层，下面一层为动力桥架使用盒式不带盖的桥架;上面一层为控制和网络桥架，使用盒式带盖的桥架，并且将桥架分出一小部分，以便于敷设网络电缆。根据现场的实际条件，设计电缆桥架的不同型号，以便于桥架的订货制造。根据我们的设计订货安装满足了实际的应用。

(五)钢卷小车自动功能完善。入出口钢卷小车水平和提升运动的定位控制原设计均仅使用编码器测量运动实际值完成，缺点是编码器的累积误差不能够自动清除，自动运行不能可靠运行。基于这种情况，我们在硬件与软件上做了如下改进:钢卷小车水平运动，在1#2#鞍座、开卷机、卷取机和翻到机位置，分别增加了减速和停止接近开关，使钢卷小车水平运动用编码器测量和接近开关同时控制保证可靠性。入口钢卷小车使用开卷机的停止接近开关对编码器测量值自动清零，出口钢卷小车使用卷取机的停止接近开关对编码器测量值自动清零，这样来消除编码器的累积误差，确保自动运行可靠运行。针对入出口钢卷小车提升运动，在钢卷小车提升鞍座增加一个接近开关，检测钢卷小车上是否有钢卷，再利用编码器提升高度，实现自动。卷取机自动卸卷功能这个接近开关尤其重要，自动卸卷时小车提升，接近开关有了信号表示钢卷小车提升鞍座钢卷已经占用，再检测到提升编码器在3 ～5 个扫描周期中测量值没有变化(在软件设置了一个误差窗口)，这两个信号产生小车提升鞍座接触到钢卷的可靠信号，触发心轴收缩，没有这个可靠的信号自动卸卷功能就实现困难。

(六)人机界面诊断功能的联合开发。人机界面诊断功能列出了本机组入口段所有传感器的状态、编码器的位置值、每个执行元件的状态，以及每个执行元件的启动和运行条件诊断。当某个传感器或设备出现故障时，可以通过本组画面进行诊断。诊断系统按照机组各功能分段，各段按照一个个单体设备诊断显示群来组建。在每个显示群中又按照设备动作执行元件与设备动作检测元件来组成。通过各符号和标识颜色将很便捷知道各动作执行元件是什么类型，处在什么状态，处在哪一方向极限或减速位上，目前状态下所感应到的检测元件是什么，打点时检测元件是否有信号等等。在设备一般性条件标签页中将显示此设备各方向上公用的一般性条件、执行元件类型和限位符号及状态、方向动作名及此方向对应的启动和运行条件。当各条件满足时，对应的提示符将显示为绿色，当不为此显示时提示维护人员检查相应条件。当各方向对应的启动或运行条件满足时，相应的提示符将显示为绿色;不满足时相应的提示符将显示为蓝色，并显示相对应的按钮，当用户鼠标左键点击此按钮时，单体设备诊断窗口将显示此按钮对应方向上的启动或运行条件标签页画面。当标签页对应按钮为灰色箭头时，表示此标签中对应的各条件都满足;当标签页对应按钮为蓝色箭头时，表示此标签中存在着不满足的条件。标签页按钮不论为何种颜色显示，当鼠标左键点击时都将显示出对应的标签页来。当标签页中条件满足时，对应的提示符将显示为绿色圆点;当不满足时提示符将显示为蓝色圆点，此时提示维护人员检查相应条件。

三、结语

邯郸冷轧厂电解脱脂投入运行以来，钢材产品的洁净率，成材率均有显著的提高。邯郸电解脱脂过程控制系统软件具有自动化程度高，工艺参数计算准确的特点，提高生产效率，减轻操作人员工作负担，减低了人工操作可能造成的错误，对生产线的快速高效运行有着不可忽视的作用。

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