河北钢铁集团邯钢冷轧厂 河北邯郸 056003
摘要：本文主要针对冷轧酸洗线带钢卷取张力控制展开分析，思考了冷轧酸洗线带钢卷取张力控制的电气方面的问题，并提出了电气传动改造方案和方法，明确了冷轧酸洗线带钢卷取张力控制如何有效开展。
关键词：冷轧酸洗线，带钢卷，取张力，控制，电气改造
前言
目前，冷轧酸洗线带钢卷取张力控制的过程中，对于电气方面的研究还比较缺乏，我们有必要对冷轧酸洗线带钢卷取张力控制的电气传动改造的方法进行分析，提高改造的效果。
1、酸洗线卷取段的工艺流程
冷轧薄板表面缺陷主要分为常规缺陷和非常规缺陷两大类，常规缺陷的产生与冷轧工艺质量密切相关，而非常规缺陷的形成机理则比较复杂，难于严格判断。前人也针对各类冷轧中出现缺陷进行过讨论，但缺乏系统的归纳。冷轧产品的表面质量是影响产品质量提升的关键，也是决定市场前景的重要因素，要想占领更广阔的市场就要生产出质量更高的产品。卷取机在冶金行业里用于金属带材的成卷或开卷.作为生产工艺的最后一道工序，卷取效果直接影响生产效率和产品质量.由于卷取过程的复杂性，一般通过对卷取张力的分析来说明卷取过程的状态.卷取张力的不稳定不仅会引起带材黏结、跑偏和松卷等产品质量方面的问题，甚至还会引起断带，造成生产安全事故.卷取张力控制是保证带材在卷取过程中，不受轧机加减速的影响，并且随着带卷直径的增大或减小，使卷取机的传动电机按比例提供加速或减速力矩，从而保证卷取张力的恒定.以往对于张力控制过程采用专家系统进行故障诊断，而专家系统需要一个庞大的历史数据库作为诊断依据.因此，需要不断收集新的故障信息，以充实和完善专家库，而这些无疑都会增加成本的投入。此外，不锈钢冷轧带钢卷取折印是一种带钢在卷取时，由于卷筒咬入带钢后，会在咬入部位形成局部沿卷筒筒身长度方向的带钢凸起，在随后带钢卷取过程中，该部位周期性出现的钢带横向凸起现象。一般会在带钢卷取头部形成周期性的有一定长度的折印缺陷，有时会造成长达数百米。这些在带钢表面形成的折印，即使经过开平矫直也难以消除，直接影响产品于磨砂板、发纹板以及装饰板等高端领域的应用。
某地钢厂企业冷轧酸洗线在张力机至卷取机段，张力机系统共有4个压辊，只有1#张力机下压辊由电机驱动，其余都是从动辊。带钢在进入1#张力机前，先将2#张力辊抬高，带钢从1#张力机下压辊的上表面经过2#张力辊的下表面再经3#张力辊上表面出来，等带钢经过3#张力辊到被卷取机夹紧后，再将2#张力辊降下，并用液压缸将2#张力辊锁住，以防带钢在输送中将其顶起。1#张力机在穿带时正向旋转（向卷取机方向）为带钢提供向前的动力，穿带结束后带钢处于全线输送状态时，1#张力机以反向旋转的趋势来阻止带钢向前运行（实际被带钢拖着正向旋转），从而为卷取电机拖动带钢收紧提供反向张力。
2、影响卷取张力控制的因素分析
张力辊和卷取机电机都采用Allen-Bradley公司的AB1395直流传动装置驱动，该装置和Allen-Bradley公司的PLC5/60L处理器经过AB1203通讯模块进行通讯，使用装置的B口调节板通讯线。在原来的设计中，张力大小不能远程自动调节的原因有两个：一是在PLC程序编写中，全线输送时1#张力辊采用的上位机给定是一个反向速度给定值，而实际张力辊系统是被卷取机和带钢拖着正向运行，1#张力辊传动装置在装置面板上手动设置为带编码器反馈的速度闭环工作模式，这就意味着装置的实际反馈速度始终达不到装置的给定速度，则装置输出电流从全线送钢一开始就达到反向电流限幅值，这个电流值就转换为张力辊电机的张力。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆二是1#张力辊电机传动装置的正负方向电流限幅值、工作模式等关键参数是在装置面板上手动就地设定，没有经过通讯由操作人员在PLC和HMI画面上设定后传给装置，只有速度给定P154和逻辑控制字P150是由PLC经过P301和P300传到装置里去的。通过分析AB1395手册发现存在4个“速度指针”P163到P166，它们与P303到P306一一对应，其值可以修改，指向任意参数号，因此可以作为PLC经过B口调节板通讯来改变电流限幅值参数和工作模式参数的中间桥梁。
3、改造方案的实施
方案总体思路：1#张力辊传动装置由带编码器反馈的“速度闭环控制”模式改为“外部转矩给定控制”与“速度闭环控制”相结合，分不同时间窗口进行切换的复合控制。将每个钢卷的酸洗过程分为三个阶段：①穿带阶段。张力辊采用“速度闭环控制”模式，其速度给定值由PLC设定。②起机、全线输送和甩尾阶段。张力辊切换到“外部转矩给定控制”模式，其转矩给定值由PLC设定，下传至传动装置，驱动电机运行。③停机、全线停车和单动卷取机收尾阶段。张力辊切换回“速度闭环控制”模式，其速度给定值由PLC来设定。作为PLC的动作机构，张力辊电机传动装置的职能是通过现场总线和通讯模块，接收来自PLC的逻辑控制命令和速度、转矩给定，电流限幅和工作模式选择，并将装置自身的逻辑状态和实际状况反馈给PLC。这个过程的参数设定和参数含义分三部分：速度环参数。装置手动设定，PLC不能更改。电流环参数。装置手动设定，PLC不能更改。通讯连接，功能配置和PLC给定参数。功能配置和内部参数之间的连接在装置里手动设定，PLC不能更改。由通讯传送PLC设定值给装置的环节由PLC直接控制和修改，装置反馈给PLC的实际信息只能看不能改。值得注意的是参数P625，它是传动工作模式切换的关键，根据定义有6种模式供选择：0==在所有条件下都是零转矩给定。1==采用速度环计算的结果作为转矩环的输入。2==采用外部转矩给定作为转矩环的输入。3==1和2之间取最小值。4==1和2之间取最大值。5==1和2两者之和为值。全线输送时要控制张力辊转矩可以将PLC计算的转矩值作为外部转矩输入，并选择“模式2”，使1#张力辊传动装置一直处于转矩控制模式。但如果生产中出现断带，处在转矩给定模式下的电机在轻载时仍保持较大的转矩输出，将出现“飞车”事故，故不能选择“模式2”。“模式3”由于张力辊是被卷取机拖着正转，反向速度给定进入速度环会使装置达到最大反向电流限幅，此时张力辊接收的外部转矩给定为正，肯定比反向电流限幅值大，比较的结果张力辊输出还是达到反向电流限幅值，外部转矩给定实际没起作用。此模式也不能用。“模式4”由于张力辊的速度反馈正值始终大于速度给定负值，外部转矩输入必大于速度调节器输出，系统可由转矩控制。当断带发生，带钢张力瞬间消失，反向速度给定下电机也反向旋转，系统进入速度环控制，可以避免断带时“飞车”发生。所以在全线运行时选择“模式4”。
4、结束语
综上所述，在冷轧酸洗线带钢卷取张力控制的过程中，一定要确保冷轧酸洗线带钢卷取张力控制的科学性和合理性，本文总结了冷轧酸洗线带钢卷取张力控制的电气传动的改造方法，可供今后参考。
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论文作者:常义川
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/15
标签：转矩论文; 带钢论文; 装置论文; 酸洗论文; 速度论文; 模式论文; 线带论文; 《建筑学研究前沿》2018年第31期论文;