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(duì)性的處理及改進(jìn)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(gè)卷取機(jī)，每個(gè)卷取機(jī)有 4 個(gè)助卷輥用于幫助帶鋼在卷取機(jī)卷曲成形。每個(gè)助卷輥的動(dòng)作都是由伺服閥控制液壓缸動(dòng)作完成的，由編碼器檢測其實(shí)際開關(guān)位置，由接近開關(guān)檢測打開到位信號(hào)，由壓力傳感器檢測其壓力。卷取機(jī)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(duì)帶鋼的頭部控制當(dāng)帶鋼穿帶到芯軸，假如自動(dòng)跳步被選擇，則執(zhí)行自動(dòng)跳步功能，否則執(zhí)行壓力控制。

　　1.1.1 卷取機(jī)助卷輥的壓力控制當(dāng)帶鋼頭部穿過，助卷輥輥縫先是位置控制模式關(guān)閉到預(yù)置輥縫之后轉(zhuǎn)到壓力控制模式，根據(jù)設(shè)定的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，這個(gè)設(shè)定的壓力是厚度、寬度、屈服應(yīng)力的函數(shù)，在這個(gè)壓力下幫著彎曲帶鋼纏繞著芯軸，當(dāng)完成由二級(jí)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(shí)序圖如下圖 1。

　　1.1.2 卷取機(jī)助卷輥的自動(dòng)跳步控制助卷輥的自動(dòng)跳步控制也是控制帶鋼頭部卷取的，它是一個(gè)更復(fù)雜的控制系統(tǒng)，力求避免卷鋼時(shí)，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(dòng)跳步控制的過程是位置控制和壓力控制交替進(jìn)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(dāng)帶頭即將接觸到助卷輥時(shí)，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(shí)序見下圖 2。

　　1.2  助卷輥對(duì)帶鋼的尾部控制當(dāng)帶鋼的尾部穿過卷取機(jī)前的激光冷檢 LSR6001 時(shí)，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(jí)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(dá)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(jìn)措施

　　2.1  助卷輥提前回報(bào)

　　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(shí)，在過鋼的過程中，當(dāng)層流水打開瞬間，大量的水汽涌向激光冷檢附近，導(dǎo)致激光冷檢誤以為有板帶，提前將檢測信號(hào)送出，而激光冷檢 LSR6001 信號(hào)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(hào)，觸發(fā)了助卷輥的關(guān)閉命令，助卷輥提前回報(bào)壓在正在卷取的帶鋼上產(chǎn)生很大的異響，由于這時(shí)助卷輥的速度比帶鋼卷取的速度低，阻礙帶鋼的卷取，導(dǎo)致帶鋼在卷取機(jī)中起套，極易已產(chǎn)生堆鋼，不僅對(duì)助卷輥造成一定的損害，而且對(duì)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(jìn)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(diǎn) ( 輸出輥道 4 區(qū)無鋼信號(hào) )，使助卷輥在輸出輥道 4 區(qū)有鋼時(shí)，不能提前關(guān)閉動(dòng)作，避免軋過制程中因激光冷檢 LSR6001 閃動(dòng)，導(dǎo)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(fēng)機(jī)，通過一定壓力的吹掃風(fēng)，及時(shí)的將水汽吹散，使激光冷檢信號(hào)檢測正常。③卷曲入口冷檢報(bào)警參數(shù)優(yōu)化。1 號(hào)卷曲入口激光冷檢 LSR6001 滿信號(hào) 100% 為 5 個(gè)燈亮，將當(dāng)前報(bào)警值為滿信號(hào)的 20% 改為滿信號(hào)的 60%，即 3 個(gè)燈亮即輸出報(bào)警，提前預(yù)告維護(hù)該設(shè)備，避免激光冷檢 LSR6001 的誤信號(hào)影響板帶的控制及跟蹤。

　　3 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)PID控制

　　BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際的應(yīng)用過程中，能夠良好地將非線性映射能力進(jìn)行應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)任意非線性函數(shù)的逼近，并且其對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)的相對(duì)簡單和容易理解。BPNN 在通過自身學(xué)習(xí)后，能夠?qū)⑵渌�具有的特性進(jìn)行利用分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(huì)將被控制對(duì)象的輸出進(jìn)行實(shí)施反饋，然后對(duì)其控制系統(tǒng)中存在的誤差進(jìn)行有效計(jì)算。其中，隱層的 3m 個(gè)功能單元會(huì)由 m 個(gè) KP神經(jīng)元和 m 個(gè) KI神經(jīng)元及 m 個(gè) KD神經(jīng)元所組成。然后 KP 神經(jīng)元會(huì)將系統(tǒng)輸入進(jìn)行放大處理，并將其進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為從電流誤差進(jìn)行出發(fā)的控制，而 KI 則會(huì)在積累了當(dāng)前狀態(tài)的情況下，進(jìn)行下一次輸入，并將之前計(jì)算的控制誤差的和進(jìn)行計(jì)算。而 KP神經(jīng)元其能夠?qū)ψ陨淼臓顟B(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)記憶，并將其電流輸入值進(jìn)行去除，通過計(jì)算工作，對(duì)存在的誤差差異性進(jìn)行計(jì)算。其中，每個(gè)輸入層的神經(jīng)元都會(huì)對(duì)應(yīng) 3 個(gè) PID 神經(jīng)元。

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

　　磨礦過程綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要的運(yùn)行目的在于進(jìn)一步優(yōu)化工藝指標(biāo)，確保智能優(yōu)化控制系統(tǒng)的各項(xiàng)功能得以順利貫徹與落實(shí)。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(bǔ)償模型為主，根據(jù)磨機(jī)負(fù)荷量確定當(dāng)前工藝指標(biāo)與預(yù)期指標(biāo)存在的差距。并結(jié)合實(shí)際情況，調(diào)整一段磨礦溢流粒度的目標(biāo)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(biāo)值為主，并結(jié)合一段磨礦回路預(yù)期的數(shù)值，對(duì)當(dāng)前綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)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(dāng)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(dòng)化系統(tǒng)。針對(duì)我國磨礦過程中存在的大慣性、時(shí)變以及非線性等問題，進(jìn)行綜合分析，利用智能優(yōu)化控制技術(shù)進(jìn)行有效規(guī)避。并從磨礦粒度、磨礦質(zhì)量濃度以及磨機(jī)負(fù)荷方面進(jìn)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(yùn)行過程管理系統(tǒng)的雙雙結(jié)合，基本上可以有效實(shí)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(dòng)化系統(tǒng)勢必得到進(jìn)一步優(yōu)化，為我國選礦廠事業(yè)的長足發(fā)展保駕護(hù)航。

　　參考文獻(xiàn)

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

　　[2] 曹艷忙 .磨礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)遠(yuǎn)程故障診斷的研究 [D].華北理工大學(xué) ,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(bào)》，作者：孟慶立。

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