SFC程序在自动换辊中的应用

摘 要：本文介绍了用来测量换辊推拉缸行程的拉线式位移传感器的投入及其应用，以及自动换辊使用的TDC控制器的SFC程序中对位移传感器的调试。

关键词：自动换辊；换辊推拉缸；拉线式位移传感器；标零

1 引言

轧辊的消耗和更换直接影响热连轧的板材生产效率，当轧辊轧制到一定公里数长时，辊面就会不光滑，轧制出来的板材便面会有划伤，需要把磨损的旧辊抽出来，将磨辊间磨床打磨光滑的新辊推入机架。传统的换辊作业主要是靠手动，即需要依次的人工动作调控相关设备来完成换辊，费时费力，而利用PLC设计的自动换辊程序步骤繁琐，条理不清晰，没有良好的可观性，维护难度特别大。天铁热轧板公司换辊系统的控制采用世界先进的控制器TDC，通过SFC程序完全实现了自动换辊作业，安全系数高，快速高效。

2 工艺说明

天铁热轧板公司换辊控制主要有两种方式：手动方式和自动方式。前者即在人工确认设备动作到位的基础上，根据换辊顺序按动现场换辊操作台按钮来控制设备动作，最终达到换辊的目的。自动方式是激活自动程序后，控制器会将动按照顺序，达到快速换辊的目的。自动换辊的控制是仅次于轧钢工艺的控制技术。它涉及到机架中所有设备的连锁动作，虽然操作简单但是控制却很复杂。

当机架中的设备例如阶梯垫、平衡缸、侧导板、入口导卫、出口导卫等设备按照SFC程序的控制依次由轧钢位置退到换辊位后，TDC程序自动调用推拉缸的启动程序，首先推拉缸头部的挂钩自动伸到下工作辊的支架上，将下工作辊拉回大约335mm停止，这时上工作辊落下，然后将上下轧辊一起拉出轧机。旧工作辊通过机前平台横移缸横移后，推拉缸在按照以上步骤反顺序将新工作辊送入机架，期间共需要7个位置需要推拉缸停下来，以便配合机架内其他设备（如工作辊连接缸锁紧缸，工作辊抬升缸，工作辊接轴抱紧缸）的动作。而这7个位置需要通过拉线式位移传感器进行数据检测，然后将数据输入到TDC得程序中的参数输入端口，以提供程序进行计算。在到达预定停止位置时，TDC程序发出推拉缸停止命令，使推拉缸停止，之后发出其他相关设备动作的命令，动作完成后，推拉缸继续动作。

3 换辊推拉缸自动控制功能的实现

3.1 自动换辊的控制程序

自动换辊的程序和其他程序的相同之处就是同样需要TDC程序的软硬件配置。不同之处是采用了TDC的顺序控制功能SFC，调用不同的设备控制程序，使之按照设定好的步骤动作。自动换辊流程在画面显示的也很明朗，所以可视化程度很高，给程序设计和调试维护带来一定好处。

3.2 拉线式位移传感器

在自动换辊时需要用拉线式位移传感器精确控制轧辊进出机架的长度。位移传感器调试的结果的精确性直接影响到换辊进行的精确性。所以在调试自动换辊时，对推拉缸位移传感器调试至关重要。

拉线位移传感器可将机械位移量转换成可计量的、成线性比例的电信号。传感器钢绳排线方式采用自动均匀排线、保证具有较高独立线性精度和较长的传感器使用寿命。

3.3 拉线式位移传感器的投入

拉线式位移传感器在接线正常后需要在程序中进行投入设定，其投入总共分以下五个步骤：

3.3.1 零标

拉线式位移传感器正确接线后 ，就会反馈给程序里传感器模块一个长度值，显示在position管脚处。但是这时的长度是并不是现场的真实值，因为安装传感器时传感器的拉线固定在推拉缸上，其长度已经伸出一部分，所以需要人工确定一个基准点，即零点，作为推拉缸在不同位置时拉线不同长度基准值。这样在推拉缸动作到某一位置时，程序就会得到一个相对的位移值。具体零标的做法是：让操作工将推拉缸完全缩回。将此点作为零点进行零标。

3.3.2 限位标定

根据设备的控制要求，推拉缸有七个节点位置。七个位置需要和操作工及设备人员现场测量。动作推拉缸直到达到工艺要求之后才能算采取正确。

该七个位置相关数值经过确认后，输入到程序中的参数位置。

3.3.3 相关 CFC程序调试

在自动换辊程序调试之前，现场换辊首先使用的是手动换辊，这是因为自动换辊条件不成熟，在推拉缸没有调试好之前，必须对推拉缸进行封锁，不然的话，手动换辊时推拉缸会自动动作。

3.3.4 编译下载程序

由于调试过程改变了SFC程序，所以需要重新下载程序。这个步骤一定要注意，许多时候调试方法都正确，但就是实现不了自动控制的功能，就是由于不了解软件的这个特性。

4 注意事项

按以上步骤进行后推拉缸的自动动作已投入。但有几点一定要注意：

（1）在SFC中对推拉缸的动作的顺序控制要设定正确，否则会出现程序混乱。

（2）P1至P7的节点限位值一定要精确，否则会因为轧辊的推拉不到位，而其他连锁动作却已动作造成事故。例如，上工作辊的下降位如果设定的比实际短的话，工作辊下降时就不会落到下工作辊的卡槽内，拉出时就会有工作辊滚落地面的危险。

（3）投入时要严格按照以上五个步骤依次进行，否则会引起推拉缸动作不停止等一系列不正常动作。

5 结语

天铁热轧板公司自从投入了自动换辊系统之后，得到了良好的收益，效果非常明显：

（1）换辊时间从过去的单机25分钟，七台机架共约40分钟减少至单机14分钟，七台机架25分钟。按照平均每四小时换一次辊计算，每天节省90分钟，可多轧板材500吨。

（2）控制精确，减少了手动换辊人工确认不当而造成的设备动作过度的撞击损坏。例如，在推拉缸将工作辊推入机架时，如果人工确认过度的话，就会导致工作辊撞到电机接轴上。而用位移传感器就会在设定的位置准确的停下来。

（3）安全，自动换辊不需要操作人员在现场确认设备动作。避免出现人员的安全事故。

参考文献：

[1]西门子TDC编程即应用指南[S].北京：航空航天大学出版社.

[2]SIMATIC TDC ——应用手册[S].

作者简介：牛守兴（1983-），男，辽宁盖州人，学士学位，助理工程师，主要从事：热轧轧线电气维护工作。endprint