摘  要 ：介紹了通化鋼鐵股份有限公司煉鋼事業(yè)部薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線卷取區(qū)域助卷輥控制原理及應(yīng)用幾年來出現(xiàn)的典型故障及原因，闡述了在硬件和軟件兩方面做出的針對性的處理及改進措施。

　　關(guān)鍵詞 ：軋鋼生產(chǎn)線 ;助卷輥 ;壓力控制 ;跳步控制

　　1 助卷輥介紹

　　通化鋼鐵股份有限公司煉鋼事業(yè)部薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線有一條軋制生產(chǎn)線，兩個卷取機，每個卷取機有 4 個助卷輥用于幫助帶鋼在卷取機卷曲成形。每個助卷輥的動作都是由伺服閥控制液壓缸動作完成的，由編碼器檢測其實際開關(guān)位置，由接近開關(guān)檢測打開到位信號，由壓力傳感器檢測其壓力。卷取機助卷輥的輥縫控制有位置控制和壓力控制兩種控制方式。

　　1.1  助卷輥對帶鋼的頭部控制當帶鋼穿帶到芯軸，假如自動跳步被選擇，則執(zhí)行自動跳步功能，否則執(zhí)行壓力控制。

　　1.1.1 卷取機助卷輥的壓力控制當帶鋼頭部穿過，助卷輥輥縫先是位置控制模式關(guān)閉到預置輥縫之后轉(zhuǎn)到壓力控制模式，根據(jù)設(shè)定的壓力進行調(diào)節(jié)，這個設(shè)定的壓力是厚度、寬度、屈服應(yīng)力的函數(shù)，在這個壓力下幫著彎曲帶鋼纏繞著芯軸，當完成由二級設(shè)定或由 HMI 畫面設(shè)定的纏繞圈數(shù)后(通常設(shè)定為 4 圈)轉(zhuǎn)到位置控制打開到最大位。芯軸每一次成功的旋轉(zhuǎn)后，卷徑根據(jù)帶鋼的厚度而增加。壓力控制時序圖如下圖 1。

　　1.1.2 卷取機助卷輥的自動跳步控制助卷輥的自動跳步控制也是控制帶鋼頭部卷取的，它是一個更復雜的控制系統(tǒng)，力求避免卷鋼時，在卷徑變化過程中帶鋼和助卷輥產(chǎn)生的碰撞和沖擊。自動跳步控制的過程是位置控制和壓力控制交替進行。先是位置控制關(guān)閉到設(shè)定位置，之后伺服閥關(guān)閉執(zhí)行壓力控制。當帶頭即將接觸到助卷輥時，執(zhí)行跳步 ：先是位置控制打開到一定位置，之后轉(zhuǎn)到壓力控制。完成第一圈纏繞過程。其后執(zhí)行的跳步同上，都先是位置控制打開到一定位置，之后轉(zhuǎn)到壓力控制。完成 2 圈 ~4 圈的跳步。跳步控制時序見下圖 2。

　　1.2  助卷輥對帶鋼的尾部控制當帶鋼的尾部穿過卷取機前的激光冷檢 LSR6001 時，助卷輥執(zhí)行定尾控制，執(zhí)行定尾控制的助卷輥可以由二級設(shè)定，也可由操作工在 HMI 畫面設(shè)定，定尾控制也是先執(zhí)行位置控制，達到程序設(shè)定的位置后執(zhí)行壓力控制。

　　2 生產(chǎn)中出現(xiàn)的故障原因分析及處理改進措施

　　2.1  助卷輥提前回報

　　2.1.1 原因分析在天氣較冷或?qū)恿魉疁夭缓玫那闆r下，尤其軋制的板帶規(guī)格較薄時，在過鋼的過程中，當層流水打開瞬間，大量的水汽涌向激光冷檢附近，導致激光冷檢誤以為有板帶，提前將檢測信號送出，而激光冷檢 LSR6001 信號是助卷輥關(guān)閉的觸發(fā)條件，這樣在程序中因 LSR6001 的誤信號，觸發(fā)了助卷輥的關(guān)閉命令，助卷輥提前回報壓在正在卷取的帶鋼上產(chǎn)生很大的異響，由于這時助卷輥的速度比帶鋼卷取的速度低，阻礙帶鋼的卷取，導致帶鋼在卷取機中起套，極易已產(chǎn)生堆鋼，不僅對助卷輥造成一定的損害，而且對鋼的表面產(chǎn)生壓痕，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

　　2.1.2 處理及改進措施 ①在卷取控制 PLC 程序中，在助卷輥關(guān)閉控制命令中加入 L_HTK_M4Z 的反點 ( 輸出輥道 4 區(qū)無鋼信號 )，使助卷輥在輸出輥道 4 區(qū)有鋼時，不能提前關(guān)閉動作，避免軋過制程中因激光冷檢 LSR6001 閃動，導致的設(shè)備損害，及產(chǎn)生的堆鋼及壓痕。②在激光冷檢 LSR6001 檢測通道附近增加吹掃噴嘴及軸流風機，通過一定壓力的吹掃風，及時的將水汽吹散，使激光冷檢信號檢測正常。③卷曲入口冷檢報警參數(shù)優(yōu)化。1 號卷曲入口激光冷檢 LSR6001 滿信號 100% 為 5 個燈亮，將當前報警值為滿信號的 20% 改為滿信號的 60%，即 3 個燈亮即輸出報警，提前預告維護該設(shè)備，避免激光冷檢 LSR6001 的誤信號影響板帶的控制及跟蹤。

　　3 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學習PID控制

　　BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在實際的應(yīng)用過程中，能夠良好地將非線性映射能力進行應(yīng)用，實現(xiàn)對任意非線性函數(shù)的逼近，并且其對應(yīng)結(jié)構(gòu)的相對簡單和容易理解。BPNN 在通過自身學習后，能夠?qū)⑵渌�具有的特性進行利用分析，實現(xiàn)對最優(yōu)控制關(guān)系下的 PID 參數(shù)的映射 [7]。 BP-PID 的控制系統(tǒng)誤差表現(xiàn)為e，i，i=1，2，…，m。這種情況下，系統(tǒng)就會將被控制對象的輸出進行實施反饋，然后對其控制系統(tǒng)中存在的誤差進行有效計算。其中，隱層的 3m 個功能單元會由 m 個 KP神經(jīng)元和 m 個 KI神經(jīng)元及 m 個 KD神經(jīng)元所組成。然后 KP 神經(jīng)元會將系統(tǒng)輸入進行放大處理，并將其進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為從電流誤差進行出發(fā)的控制，而 KI 則會在積累了當前狀態(tài)的情況下，進行下一次輸入，并將之前計算的控制誤差的和進行計算。而 KP神經(jīng)元其能夠?qū)ψ陨淼臓顟B(tài)進行實時記憶，并將其電流輸入值進行去除，通過計算工作，對存在的誤差差異性進行計算。其中，每個輸入層的神經(jīng)元都會對應(yīng) 3 個 PID 神經(jīng)元。

　　4  基于智能優(yōu)化控制的磨礦過程綜合自動化系統(tǒng)的控制策略

　　磨礦過程綜合自動化系統(tǒng)主要的運行目的在于進一步優(yōu)化工藝指標，確保智能優(yōu)化控制系統(tǒng)的各項功能得以順利貫徹與落實。其中，智能優(yōu)化設(shè)定系統(tǒng)以智能協(xié)調(diào)設(shè)定模型以及各工作段的補償模型為主，根據(jù)磨機負荷量確定當前工藝指標與預期指標存在的差距。并結(jié)合實際情況，調(diào)整一段磨礦溢流粒度的目標數(shù)值。而磨礦回路控制系統(tǒng)主要以智能協(xié)調(diào)設(shè)定模型給出的目標值為主，并結(jié)合一段磨礦回路預期的數(shù)值，對當前綜合自動化系統(tǒng)的運行情況進行合理控制，防止磨礦過程出現(xiàn)效率低下等方面的問題。

　　5 結(jié)語

　　文章結(jié)合我國當前磨礦過程存在的不足，提出基于智能優(yōu)化控制的磨礦過程綜合自動化系統(tǒng)。針對我國磨礦過程中存在的大慣性、時變以及非線性等問題，進行綜合分析，利用智能優(yōu)化控制技術(shù)進行有效規(guī)避。并從磨礦粒度、磨礦質(zhì)量濃度以及磨機負荷方面進行綜合控制，旨在解決以往磨礦過程中存在的不足之處。根據(jù)智能優(yōu)化控制系統(tǒng)與運行過程管理系統(tǒng)的雙雙結(jié)合，基本上可以有效實現(xiàn)磨礦過程的綜合化管理，利于我國磨礦工序效率的有效提升。相信通過我國研究人員的不斷努力，國內(nèi)磨礦過程綜合自動化系統(tǒng)勢必得到進一步優(yōu)化，為我國選礦廠事業(yè)的長足發(fā)展保駕護航。

　　參考文獻

　　[1] 靳博文 .磨礦綜合自動化監(jiān)管系統(tǒng)的研究與設(shè)計 [D].華北理工大學 ,2016.

　　[2] 曹艷忙 .磨礦綜合自動化系統(tǒng)遠程故障診斷的研究 [D].華北理工大學 ,2016.

　　《軋鋼生產(chǎn)線助卷輥控制及故障分析》來源：《中國金屬通報》，作者：孟慶立。

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