矫直机入出口升降辊安全连锁控制

王艳芬

（山钢股份莱芜分公司自动化部，山东 莱芜 271104）

信息化建设

矫直机入出口升降辊安全连锁控制

王艳芬

（山钢股份莱芜分公司自动化部，山东 莱芜 271104）

为解决因电气线路接反或编码器信号异常，造成矫直机入出口升降辊冲顶脱轴等问题，采取将编码器信号网络改变为并联方式，控制连锁缺陷并优化安全连锁控制等措施，保证矫直机安全稳定运行，年入出口升降辊故障由420 min降低到30 min内，每年降低成本29.25万元。

矫直机；宽厚板；入出口升降辊；安全连锁

1 前言

矫直机对于宽厚板生产是一个重要设备，其矫直能力决定着产品质量，位于工艺冷却区域和冷床之间，主要对轧制完成经由工艺冷却后的钢板进行处理，去除钢板的瓢曲、浪型等形状缺陷，并使钢板内的残余应力降到最低，以便能保持钢板良好的平直度[1-2]。

矫直机有4个上辊和5个下辊，分入口和出口，主传动由2台电机驱动。入出口升降辊分别控制入口、出口的一根矫直辊，用于调整钢板的咬入角，改善钢板翘头和扣头[3]。设计有2个编码器，安装在下矫直辊升降辊传动轴的涡轮蜗杆处，主要检测入口、出口辊升降高度，预防钢板翘头、趴头造成对矫直辊的损伤或钢板卡到矫直辊之间，升降的原则是翘头钢板降下游辊，趴头钢板升下游辊[3]。升降辊安装于下辊盒的入口、出口辊，中间的三个矫直辊是固定的。升降辊由升降电机带着涡轮蜗杆升降，升降辊的位置由编码器检测。受机械工艺限制，更换矫直辊时要将编码器、电机的线路全部拆下，换上新辊后，若电气线路接反或编码器信号异常，往往造成入出口升降辊冲顶脱轴，造成机械损坏。每年因边辊设备冲顶故障，造成生产停机时间270 min左右、设备损坏成本约8万元，每年综合停机成本约20万元左右。

为此，对矫直机入出口升降辊安全连锁控制进行优化改造。

2 安全连锁改造与优化

2.1 编码器稳定性改造

原设计中，矫直机入、出口辊编码器采用信号网络串联，当其中任何一个编码器出现问题，如编码器损坏或者电源故障，两个编码器都会通讯不上而造成网络瘫痪，且很难判断是哪一个从站出了问题。所以通过添加设备，将信号网络改变为并联的方式对编码器进行稳定性改造，充分利用中继器的拓展功能，将各远程站由串联型结构改为总线型结构，一个从站停电或者故障，而另一从站不受影响。

2.2 控制连锁缺陷

1）升降辊控制不分手动、自动模式，只要反馈值与设定值存在偏差，在启动和运行条件都满足的情况下，升降辊就会动作，使位置反馈跟随位置设定值。

2）升降辊上升或下降的运行条件中，如果其中某个信号不满足，但后来这个信号又满足条件了，升降辊的运行条件不能自动恢复，需要操作人员到现场操作点击复位按钮，才能将该信号复位。

3）当编码器有通讯故障时，虽有读数但十分异常，程序内部缺少关于此方面的安全逻辑。

4）升降辊电机闭环控制，没有反向安全连锁保护。当出现电机反转时，控制命令始终输出，导致设备冲顶损坏。

2.3 安全连锁的控制优化

1）完善升降辊的控制模式，有“手动”、“自动”、“OFF”3种模式，操作人员在更换辊盒时，将模式选择“手动”模式来操作设备。

2）在手、自动模式下，当有上升或者下降命令时，如果在一定时间内，编码器数值变化＜nmm或者朝反方向动作，则切断输出命令并报警。

3）在基于现场操作复位的功能基础上，开发新增人机操作画面远程复位功能，通过点击画面复位按钮直接进行复位，减少操作人员的现场工作量。

4）当“编码器故障”或者“编码器反馈位置超出安全范围时（安全范围需相关专业来确认或根据程序内部的工艺限制进行限定），控制模式自动转到“OFF”模式。

3 控制系统测试方案

测试时，需要电气、机械、操作人员在现场协助，具体步骤如下：1）将传动电机与升降辊传动轴脱开。手动转动编码器模拟升降辊位置变化，并保持编码器不转或者反方向转。确认在有控制命令输出时，能否在反馈异常时及时切断控制命令输出。2）若步骤1测试成功，则送电带升降辊动作，操作人员操作时要有电气专业人员现场确认，一旦有问题及时停止升降辊动作，防止造成设备损坏。3）最好在进行第2步之前，把电机的联轴器脱开，如果不能脱开，更需要操作人员随时准备关闭电机现场电闸。

4 结语

安全连锁控制功能优化措施实施后，宽厚板轧线生产运行能安全稳定，系统操作维护方便，年度入出口升降辊故障由420 min降低到30 min内，避免了设备损失。吨钢消耗水电风气等成本按300元/t，小时产量按150 t/h计算，该项目实施后，每年减少故障时间对应节约成本29.25万元。

[1]孙本荣，王有铭，陈瑛.中厚钢板生产[M].北京：冶金工业出版社，1993.

[2]于世果，李宏图.国外厚板轧机及轧制技术的发展[J].轧钢，1999（12）：31．

[3]陈瑛.中厚板矫直技术的发展[J].宽厚板，2002（6）：1-5．

Safety-chain Control for the up-down Stream Rollers of Straightening Machine

WANG Yanfen
（The Automation Department of Laiwu Branch Company of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Laiwu 271104,China）

To solve the problems of electrical wiring dislocation or encoder signal abnormalities,which often make the up-down stream rollers header of straightening machine to take off the shaft,the method of changing the encoder signal network for parallel control chain was taken.Basing research on control chain defects and optimizing safety-chain control,the safe and stable operation of straightening machine can be ensured.This feature can expand application in other similar mechanical and electrical control circuit.

straightening machine;wide-plate;up-down stream roller;safety-chain

TP273

A

1004-4620（2015）04-0058-02

2015-02-10

王艳芬，女，1981年生，2005年毕业于烟台大学测控仪器与仪表专业。现为山钢股份莱芜分公司自动化部工程师，从事自动化控制系统开发与维护工作。