维普资讯 http://www.cqvip.com ・４２・２００２年６月 河南冶金 第３期总第５０期 棒线材轧机物料跟踪自动控制功能分析 聂素珍樊国军杨承统 （水城钢铁集团公司） 摘要郭方卫 （安阳钢铁集团有限公司） 本文介绍了棒线材轧机主轧线通过热金属检测器、活套扫描器、咬钢信号等设备，实现物料自动跟踪控制功 模拟轧制 棒线材轧机 能的原理和过程以及模拟轧制功能。 关键词 自动控制 物料跟踪０前言 时间间隔。 （７）在轧件通过下游机架辊缝后，跟踪功能继续 在现代棒线材轧机控制系统中，物料跟踪功能 主要是提供当前轧件头、尾的准确位置信息。轧件 跟踪轧件直到下一个物料检测器（ＭＤＣ），如果跟踪 功能预示轧件应该到达该检测器所在的位置而检测 器未检测到轧件就会产生堆钢信号。 头、尾的准确位置信息是主、辅传动控制时序性的要 求，如：速度分配、自动活套控制和微张力控制等。 另外，飞剪控制更是要求极其准确的轧件头、尾位置 ２检测元件 检测元件是物料跟踪功能更新轧件头、尾位置 信号所必须的，具体选择何种形式的检测元件要根 据轧线工艺布置和检测元件的位置来定。但为了最 大限度地减少维护，应尽可能地少用光学传感器件 （如：热金属检测器，活套扫描器）。检测元件的布置 如图１所示 ＰＲ１ １Ｈ ２Ｖ ３Ｈ ４Ｖ Ｖ ５１＂１ ６Ｖ ６Ｓ ７Ｈ ８Ｖ洲口 １Ｏｒ ｌ１Ｈ １２Ｖ １２Ｓ 信息。物料跟踪的基本方法是计算轧件速度对时间 的积分。热金属检测器（ＨＭＤ）、活套扫描器 （ ＳＣＡＮｆ Ｒ）和咬钢（ 血）信号用于启动和 更新跟踪。这些传感器信号在用于更新跟踪功能之 前必须经过判定确认其有效性。跟踪功能应能自动 适应轧制品种的变化，并且不受轧件速度和轧机组 态的影响。 １基本原则 中轧机组———— 口 口 口 口 口 口 口 棒线材主轧线物料跟踪的基本原则如下： （１）物料检测信号仅对轧机组态中选定的工作 机架有效。 １３Ｈ １４Ｖ １５Ｈ １６Ｖ １７Ｈ １８Ｖ １８Ｓ ＰＲＬ吐馓机 （２）物料检测信号在用于启动和更新跟踪之前 必须经过判定，确认其有效性。 ＰＲ１、ＰＲＬ——哭送辊 ｌＨ～１７ 水平 ｌ架 ２Ｖ～ｌ８Ｖ——垂直机架 ６ｓ～１８ｓ——飞剪 口——活套扫描器 ——热金属检测器 （３）每个工作机架，都需要自己单独的轧件头、 尾跟踪功能。这样前进中的轧件的头、尾位置在跟 踪功能中就能从上一个机架的辊缝到下一个机架的 辊缝连续更新。 图１ 线材轧机检测元件布置示意图 ２．１咬钢信号 咬钢信号ＬＭＤ来源于传动装置，主要用于粗、 中轧区。 为了保证咬钢信号ＬＭＤ可靠，咬钢所需力矩 必须超过额定力矩的２５％，而且轧制规程中轧制的 所有轧件都必须满足这一要求。 但咬钢信号还必须和热金属检测器的信号配合 使用以保证其有效性。此时，热金属检测器应布置 在同一工艺段（如粗、中轧区）的人口处。 ２．２热金属检测器 （４）物料跟踪的基本方法是轧件速度对时间的 数字积分。 （５）跟踪功能产生一个“ＩＮ ＲＯＬＬ ＧＡＰ，Ｐ”信号 指示轧件已经进入下游机架，另外还有３个预警信 号Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３，表示轧件头或尾已经到达距下游机 架辊缝的报警位置。 （６）理论上跟踪功能不限制相邻轧件的头、尾的 热金属检测器ＨＭＤ主要用于咬钢信号和活套 联系人：聂素珍，工程师，水城（５５３ｏ２８）贵州省水城钢铁（集团）公司设计院；收稿日期：２００２—３—２３ 维普资讯 http://www.cqvip.com 河南冶金 扫描器信号不能应用的场所。 ２．３活套扫描器 在活套控制段，活套扫描器作为ＨＭＤ使用，其 功能不受该活套工作与否的限制。 ２．４堆钢检测器 为了检测轧件已经正常通过辊缝而没有堆钢， 在Ｎ机架的下游还需要设置堆钢检测器。热金属 检测器、活套扫描器和咬钢信号均可作为堆钢检测 器。堆钢检测器的布置原则如下： （１）当机架间距离 ≤７ｍ时，堆钢检测器和 用于更新跟踪的检测器用同一个。为了快速反映堆 钢与否，该检测器要求靠近上游机架。 （２）当机架间距离 ＞７ｍ时，需要两个检测 器，一个用于堆钢检测，另一个用于更新跟踪。 （３）在应用咬钢信号的场所，Ｎ机架的负荷检测 信号既用于更新跟踪又用于检测堆钢。 ３检测信号判定 热金属检测器，活套扫描器和咬钢信号在用于 更新跟踪之前必须经过判定，只有在保证这些信号 正确性的基础上才能使用它们。 控制中的具体做法是：所有的物料检测输入信 号“ＭＤＩＮ”（数字量）只有在允许接受头部（ＰＥＲ— ＭＩＴ ＨＥＡＤ）或允许接受尾部（ＰＥＲＭＩＴ ＴＡＩＬ）信 号的条件满足时才允许输出物料跟踪信号“ＭＤ ＯＵＴＰＵＴ＇’。相反，在允许接受头部或接受尾部信 号的条件不满足时，如果物料检测输入信号ＭＤＩＮ 变化，控制系统就会产生假头（ＦＡＬＳＥ ＨＥＡＤ）或假 尾（ＦＡＩ Ｅ ＴＡＩＬ）的报警信号。 另外，能使头、尾信号（ＥＮＡＢＬＥ ＨＥＡＤ、ＥＮ— ＢＡＬＥ ＴＡＩＬ）允许跟踪功能接受新的头、尾检测信 号，而无论允许接受头部信号或允许接受尾部信号 的联锁条件是否满足，如：飞剪的应急剪切使轧件产 生的新的头、尾，就需要跟踪功能接受新的头、尾信 号。 允许接受头部信号的满足条件是：物料跟踪信 号（ ）复位（即检测元件未检测到物料）的时间超 过相邻轧件的最小间隔时间。 允许接受尾部信号的满足条件是：紧邻的上游 检测器已经复位并且复位的时间超过相邻轧件的最 小间隔时间。 ４物料跟踪的基本原理 Ｎ机架物料跟踪功能的跟踪范围从轧件的头或 尾到达上游Ｎ一１机架辊缝开始到轧件的头或尾通 ・４３・ 过Ｎ机架下游一段距离后结束，产生以下跟踪信 号： （１）Ｗｌ，Ｗ２表示轧件头或尾距下游辊缝的距 离为ＷＬ１，ｗＬ２时发出的预警信号，通过这段距离 所需时间分别是、ｖＴ１，Ⅵ 。活套控制需要Ｗｌ， Ｗ２预警信号。 （２）Ｗ３表示轧件头或尾距下游辊缝的距离是 ｗＬ３时发出的预警信号，通过这段距离所需时间是 ｗ 。微张力控制需要Ｗ３预警信号。 （３）指示轧件头或尾已经到达Ｎ机架辊缝的信 号是“ＩＮ ＲＯＬＬ ＧＡＰ，Ｐ”。 当上游Ｎ一１机架的跟踪信号指示轧件头或尾 已经到达上游机架辊缝，Ｎ机架的跟踪功能就开始 启动。Ｎ机架和Ｎ一１机架之间的检测器主要是用 于更新跟踪的，但如果上游Ｎ一１机架的“ＩＮ ＲＯＬＬ ＧＡＰ，Ｐ”信号没有启动跟踪，那么该检测器还应具 有启动跟踪的功能。堆钢检测器位于Ｎ机架的下 游用于指示轧件已经通过辊缝并结束跟踪。 Ｎ机架的跟踪功能在该区段应能同时跟踪不同 轧件的头或尾。实际使用中为了保证跟踪功能正 确，工作的相邻轧件头或尾的最小时间间隔约为 ｌＯＯｍｓ（依据工艺和电控的实际情况而定）。 ４．１轧件头尾部的跟踪 下面说明轧件头、尾部通过Ｎ一１机架到达Ｎ 机架的过程。 当上游Ｎ一１机架的跟踪信号指示轧件头部已 经到达上游机架辊缝或轧件尾部已经通过上游机架 辊缝时，Ｎ机架的轧件头、尾部跟踪功能就开始启 动。跟踪积分器的预置值是Ｎ一１机架和Ｎ机架之 间的距离 。 当轧件头、尾部通过或离开上游Ｎ一１机架辊 缝后，轧件头、尾部距下游Ｎ机架的距离ＬＩ ｆｔ计算方 ｔ 法如下：Ｅｌ ｆｔ＝ｌｓｓ一』Ｖ・ｄｔ 式中：Ｖ＿一为轧件的速度。 当轧件头、尾部通过两机架间的检测器时，控制 系统会自动更新轧件头、尾部距Ｎ机架辊缝的距离 ｔ 使Ｌｌｅ￣，＝ｌｒｃ，ｓ—Ｊ Ｖ。ｄｔ 式中：Ｉ． 一为检测器距下游Ｎ机架的距离。 当轧件的头、尾部距离下游Ｎ机架辊缝的距离 ＬＩｅｆＩ／Ｊ、于报警预置值（ｗＬ１，ｗＬ２，ｗＬ３）时，物料跟 踪会产生相应的预警信号（Ｗｌ，Ｗ２，Ｗ３）。 （下转第４６页） 维普资讯 http://www.cqvip.com ・４６・ 河南冶金 应的会计理论体系，指导和解释现行的会计实践，并 对会计实践或理论研究中发现的新情况、新问题和 发展趋势进行解释和推断，不断进行理论创新，指导 会计实践。 决策为主的转化；在会计结构上实现向多元化结构 转化；在会计行为上实现统一会计行为规范化；在会 计手段上，适应现代经济特点，实现全面电算化。 （４）根据我国国情，借鉴国外会计模式，吸收国 外的先进理念、核算办法和管理手段，舍弃我国传统 会计模式落后的、与现代经济不相适宜的东西，逐步 形成适应社会主义市场经济发展要求的、适应建立 和完善现代企业制度的、具有中国特色的先进科学 的现代企业会计模式。 如果用于更新本机架跟踪功能的检测器失灵， 即轧件头部已经通过该机架后依然没有发出“ＩＮ ＲＯＬＬ ＧＡＰ，Ｐ”信号，则当轧件头部被机架下游的 堆钢检测器检测到后，控制系统就会产生“头部迟 到”（ＩＡＴＥ ＡＤ）信号。 如果轧件尾部已经通过该机架后依然没有复位 （３）在实践上，我们应该将理论研究的成果与实 际相结合，具体问题具体分析，使其在实践中发挥最 大的作用，实现会计模式的国家化。在会计目标上， 应确立在满足宏观经济管理基础上，兼顾各方需要 的多元化会计目标体系；在职能作用上实现向预测 （上接第４３页） 当轧件的头、尾部距离下游Ｎ机架辊缝的距离 为零时，物料跟踪会置位“ＩＮ ＲＯＬＬ ＧＡＰ，Ｐ”信号， 表示轧件头、尾部已经到达Ｎ机架辊缝。 当轧件的头、尾部通过下游Ｎ机架辊缝后，物 料跟踪功能会继续计算轧件速度对时间的积分值。 当头、尾部跟踪功能指示轧件头、尾部已经到达 堆钢检测器所在位置一段时间后，Ｎ机架的轧件头、 尾部跟踪功能才结束。这段时间延时主要是考虑各 “ＩＮ ＲＯＬＬ ＧＡＰ，Ｐ”信号，则当轧件尾部被机架下游 的堆钢检测器检测到后，控制系统就会产生“尾部迟 到”（ＩＡＴＥ ＴＡＩＬ）信号。 这些报警信号提醒操作员检查该物料检测器， 通常都是由于镜头没有对准轧件或被障碍物阻挡。 ５模拟轧制 种因素造成的误差。 ４．２堆钢检测 当轧件头部的跟踪功能预示轧件的头部应该到 达Ｎ机架辊缝下游的堆钢检测器，而堆钢检测器在 一物料跟踪系统还具有模拟轧制的功能。其作用 是：在没有实际坯料轧制的情况下，通过模拟坯料在 轧线上运行，用于确认机械系统、电气系统是否正常 段时间延时后仍未检测到轧件头部，就发出堆钢 在用主传动的咬钢信号更新跟踪的工艺段，就 把这种负荷指示自身用作堆钢检测器。 一信号。 动作。当该功能被启动后，就开始模拟轧钢，坯料长 度和坯料间隔都可通过控制系统进行设定。该功能 计算轧件头、尾在轧线上的位置并相应地开、关轧线 上的物料检测器，就象真的轧件在轧线上轧制。 旦发生堆钢，控制系统会发出以下控制信号： （１）复位所有的跟踪信号（Ｗｌ，Ｗ２，Ｗ３，“ＩＮ ＲＯＬＬ ＧＡＰ，Ｐ”），结束跟踪。 所有活套控制和微张力控制产生的自动速度校 正在模拟轧制功能中都无效，而其他功能如：飞剪、 夹送辊、起套辊和冷却设备都相应动作。 模拟轧制功能由操作员停止，在正常生产时不 能使用。 ６结论 （２）上游的碎断剪自动启动，碎断其余部分的轧 件。 （３）给操作员发出报警信号。 （４）堆钢段的手动速度校正按钮闪烁提示操作 员采取措施。 ４．３跟踪功能监控 从几条棒线材轧机的调试和生产情况看，所使 用的基础自动化系统的物料跟踪功能完全能够满足 在物料检测信号ＭＤ没有改变之前，当前工作 机架的跟踪功能不允许改变“ＩＮ ＲＯＬＬ ＧＡＰ，Ｐ”信 号的状态和更新积分器的值。这主要是保证除非物 料检测器已经确认了轧件头或尾的通过，“ＩＮ ＲＯＬＬ ＧＡＰ，Ｐ”信号不会启动下游机架的跟踪。如 控制要求，为高质量、高效率的生产提供了可靠保 证。 ７参考文献 ［１］常恒毅．可编程序控制器北京：人民邮电出版社，１９９１ ［２］黄大雷，吴庚申．可编程控制器及其应用北京：人民交通出 版社，１９９２ 果该机架不是工作机架，“ＩＮ ＲＯＬＬ ＧＡＰ，Ｐ”信号的 状态变化就不受物料检测器的限制。