【PID同步控制在莱钢大H型钢矫直机中的应用】 新莱钢吧
摘 要 本文主要介绍的是同步控制技术在大H型钢矫直机中的研究和应用,通过使用FM458功能模板,完成对矫直辊垂直方向上的精确控制。 关键词 矫直机;同步控制;FM458
中图分类号 TU 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)021-0192-01
莱钢大H型钢生产线矫直机为上辊压下的九辊紧凑型矫直机,它的主要机械设备由德国SMS Meer公司提供,电气和自动化设备由德国SIEMENS公司提供。九辊式矫直机作为精整区域的核心部分,对于能否生产出合格产品起着重要作用。在生产或者换辊时,4个水平上辊在垂直方向上的调整依赖于同步动态实时控制。本文谨以同步控制为切入点,简要介绍自动化技术在矫直机中的应用。
1 九辊紧凑型矫直机工艺简介
大H型钢矫直机位于冷床之后,冷锯之前,负责将冷床送出的温度不大于80摄氏度的轧件经由冷床出钢辊道送入九辊矫直机进行矫直后,再由矫直机输出辊道送往成排收集区域成排后,送往冷锯进行成分组切割。除九辊矫直机主体部分外,这一区域还包括了入口提升台,入口导辊,出口弯辊,末端出口辊提升台等附属设备。
2 同步控制
2.1 位置调整
图1所示为在矫直机操作侧(OS侧)方向的视角,4个上水平辊R2、R4、R6、R8在垂直方向上的调整范围为310 mm。
2.2 同步控制
水平上辊的动作由液压进行驱动,在矫直机水平上辊需要垂直调整时,两侧的液压缸需要同时配合动作。在调整过程中,可能会因为水平上辊两侧(DS侧和OS侧)的机械条件的不同造成两侧液压缸动作的不同步。因此,为了更好的控制水平上辊,我们在两侧液压缸内各安装了一个位置传感器,用来检测水平上辊两侧的实际位置,然后以计算出的偏差E作为同步控制器输入偏差,通过PID算法,对设备当前的动作速度进行高速动态实时补偿,从而实现水平上辊的实时同步控制。
偏差E=(参考位置2―参考位置1)―(真实位置2―真实位置1)
如图2所示,同步控制的核心思想在于对两侧的两组液压缸的实际位置偏差(真实位置1-真实位置2)进行比例调节(P调节),将比例调节后的增益值(或正或负)附加到各自相对应的伺服阀输出上,对相应的液压阀组进行补偿:减少动作快的液压设备的伺服阀的输出,增加动作慢的液压设备的伺服阀的输出,并且在调整的过程中同时进行动态调整,从而实现两侧液压缸动作的同步。
9个矫直辊的动态调整都是由FM458-1DP来完成。FM458-1DP能够完成高动态响应的开环和闭环控制功能,在大H型钢矫直机控制系统中,它作为从节点安装在矫直机S7-400PLC所在的背板上,通过背板总线与S7-400CPU通讯。它有自己的DP通讯接口,使用PROFIBUS-DP协议下挂相应的通讯设备。
FM458-1DP负责控制9个矫直辊上所有的截止阀和伺服阀,这其中当然包括了水平上辊的垂直调整和上辊及下辊的轴向调整,而全部的有关于矫直辊调整的位置传感器也都是通过PROFIBUS-DP总线连接至FM458-1DP的DP通讯接口。
3 程序实现
基于PCS7编程环境下,比较易于编程。以其中一个水平上辊为例:在图3中,SYNCHRONOUS_CON中输入侧管脚W1代表了两侧液压缸参考位置的差值,它来自左侧POS_REF_DIF的输出值。X代表了两侧液压缸实际位置的差值,它来自左侧POS_ACT_DIF的输出值。KP=0.1为比例调节系数。输出侧管脚Y代表了输出增益,Y值去往两个位置,一路信号直接进入相应侧(DS侧或OS侧)附加到伺服阀输出值上,另外一路信号经过VALU_INVERT取反后,附加到另外一侧的伺服阀输出值上。
4 结束语
矫直机的顺利运行直接关系着大H型钢的生产节奏。由于采用了同步控制,可以使得水平上辊在垂直调整时能够保持液压缸同步,避免了因不同步造成的矫直辊倾斜、机械犯卡等机械故障,对于保护现场设备起到了重要作用,保障了大H型钢生产线的顺利运行。
参考文献
[1]高爱国,赵延军.FM458在连铸机结晶器振动中的应用[J].控制工程,2009,S3.
[2]自动控制原理[M].重庆大学出版社,2008,02.
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