自动化定尺系统在钢铁厂的应用

广东韶钢松山股份有限公司 石 勇

一、设备功能简述及主要技术参数

自动化定尺系统位于韶关钢铁厂精整线定尺剪之后，输出辊道上方。主要由驱动装置、蜗轮传动装置、车体装配、挡板升降装置、定尺系统机架装配组成。该自动化定尺系统的钢板定尺长度设定范围4.5m～18m，钢板的移送距离及速度控制由原定尺剪机组电控系统通过操控测长辊、剪前输入辊道、摆动辊道、输出辊道等实现。

自动化定尺系统的用途是通过定尺挡板、定尺小车和绝对值编码器的定位，对钢板长度进行精确测量，配合定尺剪实现对钢板进行定尺剪切的功能。

主电机驱动定尺小车在轨道上移动，车体外编码器检测小车移动的位移，编码器发信号，电机停止转动，小车停止移动时挡板和定尺剪下剪刃之间的距离即为钢板的定尺长度。定尺小车移动的前、后极限位置由接近开关检测，挡板提升至上极限位置及下降至下极限位置均由接近开关检测。

2台液压制动器同时开启或关闭。定尺小车停止移动时提前将传动电机减速，使小车缓慢停下来。钢板接近定尺机的升降挡板时将提前将输送辊道的电机减速，钢板逐渐低速接近并保证接触到升降挡板。

主要技术参数：定尺长度4500～18000 mm，移动行程 13500 mm，移动速度 0～1.3 m/s。

二、自动化定尺系统与定尺剪协同工作过程简述

1)自动化定尺系统电控程序按设定的定尺范围，将定尺小车平稳、精确移动到位，放下升降挡板；

2)原定尺剪电控系统同步控制剪前输送辊道、剪后摆动辊道、输出辊道等，使钢板准确、平稳地紧贴在升降挡板前面（有触点信号反馈，需操作工视频再次确认）；由定尺剪压紧缸压紧钢板，启动定尺剪完成一次定尺剪切动作；

3)自动化定尺系统电控程序抬起定尺挡板；（自动化定尺系统完成一次定尺动作）

4)原定尺剪电控系统控制剪后摆动辊道、输出辊道送走钢板；

5)自动化定尺系统电控程序再次放下定尺挡板；

6)原定尺剪电控系统再次送板进行下一次剪切动作；

7)重复以上定尺步骤，直到整块钢板完成定尺剪切。

三、画面布局

（一）定尺机主画面

选择“Fix Length Setup”进入定尺机画面，

（二）定尺剪主画面中 更新自动化定尺系统部分

（三）自动化定尺系统状态

（1）自动化定尺系统限位状态

1、Car Braker：

●表示自动化定尺系统主车报闸打开

●表示自动化定尺系统主车报闸没有打开

2、Car Plate Up：

●表示自动化定尺系统挡板上升到位

●表示自动化定尺系统挡板没有上升到位

3、Car Plate Down：

●表示自动化定尺系统挡板下降到位

●表示自动化定尺系统挡板没有下降到位

4、Plate On Location：

●在挡板下降到位时，表示有钢板顶到自动化定尺系统挡板

●表示没有钢板在挡板下降到位时顶到自动化定尺系统挡板

5、West Slow：

●自动化定尺系统小车向西行到达减速位

●自动化定尺系统小车向西行没有到达减速位

6、West Stop：

●自动化定尺系统小车向西行到达停止位

●自动化定尺系统小车向西行没有到达停止位

7、East Slow：

●自动化定尺系统小车向东行到达减速位

●自动化定尺系统小车向东行没有到达减速位

8、East Stop：

●自动化定尺系统小车向东行到达停止位

●自动化定尺系统小车向东行没有到达停止位

四、操作

（一）自动化定尺系统检修模式

转换开关选择中间位即为检修模式

1）所有制动器处于制动状态；

2）电机处于断电状态；

3）挡板保持当前状态；

（二）自动化定尺系统机旁操作模式

转换开关选择机旁模式

（三）自动化定尺系统集中操作模式

转换开关选择集中模式：

自动化定尺系统传动选择合闸/分闸

选择“Set”弹出以下画面，选择ON/OFF来实现合闸/分闸

1）自动化定尺系统小车点动

可以选择向西点动或者向东点动。

2）挡板控制

3）自动化定尺系统设定位置

定尺机实际位置=“定尺长度+补偿量”

补偿量允许的输入范围是-0.020～0.020（mm）

定尺长度(手动设定值)

手动修改设定数值后，选择“SET”确认所修改数值。

定尺长度在“SET”为绿色时为手动设定长度，“SET”为灰色时为自动设定长度。

定尺选择自动时，即：

1)自动化定尺系统电控程序按设定的定尺范围，将定尺小车平稳、精确移动到位，放下升降挡板；

2)原定尺剪电控系统同步控制剪前输送辊道、剪后摆动辊道、输出辊道等，使钢板准确、平稳地紧贴在升降挡板前面（有触点信号反馈，需操作工视频再次确认）；由定尺剪压紧缸压紧钢板，启动定尺剪完成一次定尺剪切动作；

3)自动化定尺系统电控程序抬起定尺挡板；（自动化定尺系统完成一次定尺动作，移动到下一次定尺位置）

4)原定尺剪电控系统控制剪后摆动辊道、输出辊道送走钢板；

5)当模拟坯离开定尺机输出辊道时，自动化定尺系统电控程序再次放下定尺挡板；

6)原定尺剪电控系统再次送板进行下一次剪切动作；

7)重复以上定尺步骤，直到整块钢板完成定尺剪切。

（四）联锁要求

1）定尺小车移动前，升降挡板必须抬起到上限位；2台液压制动器均打开到位；

2）小车停车后，2台液压制动器同时关闭；

3）降下升降挡板前，2台液压制动器同时关闭；

4）按小车定位、辊道送板的距离与速度比较耗时长短，预计算能满足定尺小车提前到位并降下定尺挡板的条件，才允许原定尺剪电控系统控制剪切区各辊道同步送板；（外部输出：允许送板信号）

5）由原定尺剪电控系统控制送板开始，直到压紧缸压紧钢板期间，禁止移动定尺小车。（外部输入：送板信号、压紧信号）

6）定尺剪启动主电机剪板时，应抬起定尺挡板（发出气缸伸出指令，不用检查接近开关状态）。（外部输入：定尺剪主电机通电信号）

7）定尺剪启动主电机剪板完成，抬起定尺挡板到位后，才允许剪后摆动辊道、输出辊道送板。（外部输出：允许送板信号）

（五）位置标定

在自动化定尺系统进行检修或调整后，需要对定尺小车位置重新进行标定；

标定方式为手动标定。手动标定精度高，但耗时较长。

手动标定的过程描述：

1)选择一块厚度大于30mm、板形较好的钢板作为标定板；

2)自动化定尺系统的升降挡板抬起至上极限位，电机驱动定尺小车移动，使小车停止在绝对值编码器“定尺长度+标定补偿量”的位置（例如：距离下剪刃线6000mm定尺+20mm处），定尺小车停止移动时需提前将传动电机减速，使小车缓慢停下来；

3)自动化定尺系统的升降挡板摆动降至下极限位；

4)原定尺剪电控系统同步控制剪前输送辊道、剪后摆动辊道、输出辊道等，按“定尺长度+送板补偿量”送板（例如：送板6000+50mm），当标定板接近挡板时需提前将各组辊道的电机减速，使标定板准确、平稳地紧贴在升降挡板前端面（需操作工视频再次确认）；

5)由定尺剪压紧缸压紧钢板，启动定尺剪完成一次剪切动作；执行剪切动作的同时，升降挡板抬起；

6)原定尺剪电控系统控制剪后摆动辊道、输出辊道送走钢板；

7)标定板离线后进行人工复尺，记录复尺结果；

8)根据复尺结果，并考虑各项误差（标定补偿量、钢卷尺精度、人工误差、标定板的平直度），进而标定编码器数值；

9)标定完成后，需采用定尺板反复定尺至少两次，进行标定确认。

注：长度补偿量为考虑钢板温度差而导致的长度伸缩量，需要通过辊道钢板测温（DN15 FT01-02）检测温度，输入到二级模型自动计算出定尺钢板的长度放尺量。

补偿公式：收缩量=温度变化量（测温-20℃）*钢板长度（mm）*1.2*10e-5。

自动化定尺系统的应用大大降低了工业生产对人工劳动力的依赖，为企业智慧制造打下了坚实的基础。

[1]天津电气传动设计研究所.电气传动自动化技术手册[M].北京：机械工业出版社,2011.

[2]张景进.中厚板生产[M].北京：冶金工业出版社,2005.