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摘要:為提高加熱爐區的計算機控制系統自動化程度，利用現有的設備完成了自動定位，實現了節能降耗，降低了操作人員勞動強度，提高了設備利用率和產量。

關鍵詞:計算機控制系統；自動定位；實時速度

1引言

本加熱爐計算機控制系統主要用來對加熱過程進行實時監控和控制。實現采集過程變量和系統狀態，進行數據處理、邏輯判斷、閉環控制信號計算，輸出系統狀態、動作命令、控制信號及監控畫面等功能。上位機軟件采用德國SIEMENS公司的編程軟件WinCC實現。WinCC能為工業領域提供完備的監控與數據采集（SCADA）功能，涵蓋單用戶系統直到支持冗余服務器和遠程Web服務器解決方案的多用戶系統。SIMATICWinCC是公司垂直集成交換信息的基礎，具有良好的開放性和靈活性，它采用了工廠智能化助力用戶更大程度的實現生產過程透明化，它是機器和用戶之間的橋梁。

2系統概況

隨著熱軋廠生產的順利進行，產量不斷提高，板坯的定位問題日益凸顯出來，主要表現在以下3個方面:1）板坯的手動定位必須要2個人操作定位速度也比較慢，不利于生產的高速運行。板坯在手動定位時，必須要1個人在操作臺上操作，1個人在現場觀察板坯的位置，最終達到該板坯的預定位置。2）板坯的手動定位不精確。板坯在手動定位時，只能對已知長度的，并且是常用的板坯進行定位，對不常用的板坯或異常板坯無法定位。而且這種定位依靠的是操作人員的眼睛和工作經驗，定位方式受操作人員的隨意性影響比較大，而且不能根據板坯布料圖進行精確定位。3）板坯的手動定位不能做到節能降耗。板坯在手動定位時，需要不斷調整板坯位置，要不斷調整輥道前進和后退，在操作過程中，輥道不斷地啟動和停止，每只板坯需增加輥道電機啟動次數3~4次，消耗大量的電能，不符合當前的節能降耗理念。而且調整輥道時，變頻器不斷地啟動電機，使電機產生大量的熱量，不利于傳動裝置和電機的長期使用。而且在操作過程中，不斷切換，降低了設備的使用壽命。目前，板坯自動定位面臨的問題如下:1）沒有專門的實時測速設備測量板坯的運行速度，只有一個分辨率為500的編碼器。而且傳動的反饋速度不準確，造成該速度不能成為積分運算的基礎，也就不能以積分實現板坯的定位，實測數據如圖1所示。說明:圖1的縱坐標為速度m/s；橫坐標為試驗次數；V1是傳動實時反饋的速度；V2是入爐輥道空轉時5s的平均速度；V3是入爐輥道帶負載時5s的平均速度。隨意拿到前后連續5s支板坯的速度來進行比較。由圖1可以直觀地看到，V1雖然是傳動實時反饋的速度，但因為傳動不處于速度閉環狀態，一次該速度只能作為參考，不能進行積分運算來定位。V2和V3是通過入爐輥道的第一個輥子上的分辨率為500的編碼器測得的在5s的平均速度，因為是平均速度，所以，也不能在積分運算中進行定位。由此得出，要進行的定位不能使用積分運算。2）也可以由圖1看到，有板坯時的速度V3要略小于無板坯時的速度V2，因此，有板坯時的速度V3更接近板坯的運行速度。所以，用入爐輥道的碼盤脈沖數來確定板坯的位置的方法也是不準確的。因為板坯在定位過程中，從定位開始到定位結束入爐，輥道的第一個輥子不是一直處于帶負載的狀態，在定位結束前入爐輥道的第一個輥子有時處于空載狀態。因此，用碼盤脈沖數確定板坯的位置不準確。3）板坯的布料決定了不同長度板坯有不同位置，而且這個位置也有靠左靠右之分，因此在板坯定位時，要針對不同的板坯個體定位。不同區間的板坯有不同定位位置，這也是手動定位所難以企及的重要一點。板坯布料圖關系到爐內動梁和靜梁的使用壽命。所以，板坯布料圖對加熱爐非常重要。如7100~7200mm的板坯，當靠北定位時，板坯的南端距離南側的距離d=4750mm；靠南定位時，板坯的北端距離北側爐墻的距離d=4750mm。

3實施方案

3.1模型選擇。由于不能得到板坯的實時速度，所以，排除采用速度積分的方法確定板坯的位置。只能用平均速度V3計算板坯的具體位置。公式為:L=V3t1+a式中:L———板坯尾部距冷檢激光的距離；V3———入爐輥道帶負載時5s的平均速度；t1———板坯尾部離開冷檢激光到定位位置時間；a———輥道降速到零過程中板坯滑行距離。為了減小板坯停止過程的滑行距離，對入爐輥道的傳動裝置做以下修改:首先，降低斜坡函數發生器減速時間從100%~0%，減速時間的單位為s；其次，在降速到0%時，裝置不撤使能，這樣可以有效減小板坯停止過程中由與慣性造成的滑行距離，使板坯所停位置更加精確。3.2模型計算。板坯滑行距離a是經過多次實地測量得出的一個平均值；L可通過板坯布料圖、爐墻與入料爐門冷檢距離、板坯長度等已知量可以計算得到；V3為板坯頭部過冷檢時前5s的平均速度，同時，也保證了該速度是帶負載時的平均速度；t1是板坯的尾部過入料爐門冷檢激光后的運行時間。計算t1的公式如下:t1=（L-a）/V3下面以7100~7200mm的板坯舉例說明板坯定位位置的計算。3.2.1靠北定位理論定位距離等于板坯的南端距南側爐墻內側的垂直距離與冷檢激光到爐體南墻內側的垂直距離之和:L=d+1270板坯的南端距離南側爐墻內壁的垂直距離d=4750mmd=4750t1=（6020-a）/V3.2.2靠南定位理論定位距離等于爐膛長度-板坯的北端距離北側爐墻內壁的距離-板坯的長度+冷檢激光到爐體南墻內側的距離L=12600-d-D+1270板坯的北端距離北側爐墻內壁的距離d=4750mmd=4750t1=(7850-D-a)/V3模型計算的原理簡單的描述就是根據板坯的寬度來確定入爐輥道的停止時間3.3應用V3平均速度的可行性。用V3平均速度定位應用原理:1）從數學模型上來說，這是一種比較簡單的計算方法，應用方便，計算量小，雖然設備具有局限性，由于裝置沒有形成速度閉環狀態，所以，也唯一的辦法；2）V3的實測平均速度與實際速度相符。入爐輥道前，冷檢檢測到鋼坯A6輥道有鋼坯后，A6輥道速度設定和入爐輥道（B1和B2輥道）速度設定相同。入爐輥道前，冷檢和入料爐門前冷檢有4m的距離，當板坯運行到入料爐門前冷檢時，速度已經降到和入爐輥道相同的速度。所以，V3的實測平均速度與實際速度相符。

4結語

計算機控制系統通過自動定位的實現，不僅降低了操作工的勞動強度，也提高了設備的利用率。使用自動定位后，定位位置較手動定位更準確，縮短了定位耗費的時間，避免了劃傷爐梁，提高了加熱爐的使用壽命。同時，自動定位也降低了耗電量，降低了每只板坯的定位成本。為滿負荷生產打下良好基礎。

作者:金劍峰 何春利 余小娟 單位:上海麥特萊吉冶金設備集團有限公司