裙板式冷床自动化控制

1、描述：介绍轧钢棒材生产线中裙板式冷床的工作特点及自动化控制方式。根据裙板式冷床的工艺动作流程，并结合PLC编程思想及控制原理进行详细的描述，实现了裙板式冷床的快速响应、准确控制。经国内多家钢铁厂的长期使用验.【摘 要】介绍轧钢棒材生产线中裙板式冷床的工作特点及自动化控制方式。根据裙板式冷床的工艺动作流程，并结合PLC编程思想及控制原理进行详细的描述，实现了裙板式冷床的快速响应、准确控制。经国内多家钢铁厂的长期使用验证，此套控制方案安全可靠、稳定高效。0.引言裙板式冷床是钢材生产线上不可缺少的组成部分，位于轧钢收集区域。相对于传统的斜坡落料式冷床，其应用覆盖面更加广泛；不仅适用普碳螺纹钢单 线棒

2、材，还可适用于切分轧制棒材、大规格棒材及H钢、工字钢、角钢、扁钢等多种型材。随着我国大部分钢材生产线已由过去单一品种轧制转型为多钢种、多品种 生产，采用裙板式冷床可大大节省由于品种更换所附加的设备投资；并且在生产过程中实现了多品种无缝切换，大大提高生产效率。另外，裙板式冷床还具备稳定性 高、成品效果好、操控灵活易于维护等诸多特点，因此已成为目前轧钢生产线上最为可靠的配套设备。1.裙板式冷床工作原理及动作描述裙板式冷床由：冷床裙板、定尺条、步进动尺、移钢链及移钢小车组成。裙板的主要作用是将由倍尺剪剪切的倍尺成品轧件进行运送，利用裙板与钢材之间的摩擦阻力使钢材制动，并将钢材准确地卸落到冷床定尺条上

3、。可采用直流电机驱动方式或液压缸驱动方式。裙板动作行程在垂直方向具有三个位置，即：高位、中位、低位。裙板的初始位及停止位均处于高位。在接收到启动命令后，裙板迅速下降至低位并执 行低位等待，此时成品倍尺轧件由辊道跑槽落至裙板跑槽并继续向前滑行；通过PLC程序精确计算出成品轧件滑行系数并发出中位执行命令，此时裙板上升至中位 并执行中位等待。在此过程中，当前成品轧件已完全落至裙板跑槽中并保持向前滑行状态，随后跟近的下一根成品轧件由于受裙板中位隔离，仍然处于辊道跑槽内； 随着中位等待命令结束，裙板上升至高位，当前成品轧件掉落于冷床定尺条上，此单次周期动作完成。裙板处于高位为下一根成品轧件准备条件，并循

4、环执行“高位 下位下位等待中位中位等待高位”动作。从而达到分钢、运钢、停钢、落钢等生产目的。裙板每完成一次动作均发送指令至步进动尺。步进动尺依次将每根由裙板卸落的成品轧件运送至冷床冷却端，经由移钢链排列移送，由移钢小车托起运 送至成品辊道中。从而进行下一阶段的定尺剪切、打包等工序。剪后定尺棒材由冷剪后辊道送至收集区域入口，将定尺棒材分送至收集区的检查台架，在此进行移 钢、检验，合格的定尺棒材经计数后打捆。打捆后的棒材经成品称量后，运至链式移钢收集台架上，进行标牌、移钢并收集，再由吊车吊运至成品堆场入库堆放，按 订单发货。2.裙板式冷床自动化控制正常生产时，裙板上钢装置采用自动控制系统控制上钢装

5、置动作。其信号来自成品倍尺飞剪，每剪切一次，上钢装置进行一次上钢，系统跟据轧件线速 度及裙板表面温度变化等，准确计算出控制分钢位置和卸钢时刻，控制裙板的启动时刻和动作周期，获得理想的制动停放位置（计算的参数，在HMI上可人工手动 修订）。上钢周期停止信号由设置在成品机架后面的热金属检测器提供，当轧件尾部通过设置在成品机架后面的热金属检测器时，检测器给自动控制系统发出信号，自动控制系统根据剩余轧件的长度，决定上钢装置何时停止上钢，具体分析如下：设L为剩余轧件长度，其计算方法为：L=S+ V·?t式中：S设置在成品机架后面的热金属检测器至成品倍尺飞剪的距离；V轧制速度；t成品倍尺飞剪最后

6、一次剪切到设置在成品机架后面的热金属检测器检测出轧件尾部经过的时间。如果（1） LL1+L2上钢装置完成本次上钢后立刻停止；（2）L>L1 +L2上钢装置完成本次上钢后再进行一次上钢。以上关系式中各符号 含义为：L1轧件倍尺长度；L2常数（人工手动预设定）。操作台可切断自动控制系统对上钢装置的控制。上钢装置最短上钢周期如下：自动化系统自动检测尾部短钢长度，依据短钢实际长度和轧件实际线速度自动控制上卸钢动作周期，保证短钢与标棒在冷床头部对齐。对步进冷床的自动控制，据上钢装置动作一次由中位到高位后，以顺序触发中位和高位接近开关作为信号，经一定延时，冷床步进一次。当上冷床的轧 件是一个炉号的最

7、后一根轧件时，冷床除按正常动作步进一次外，自动控制系统发出指令，冷床步进机构连续空步进35次后停止，使不同炉号的轧件在冷床床面 上区分开来，下冷床时，不同炉号的轧件分开下料，避免混号。正常生产时，收集链步进、托钢小车由自动控制系统自动控制，冷床每动作一次，且冷床最后一个齿内有钢材，链条就步进一次，当链条排满一定根数 钢材后（数量可在冷床操作台上人工手动设定），且冷床输出辊道上无钢材，托钢小车上升、前进并快速将排好的钢材移到冷床输出辊道上方停止，然后下降。3.裙板启动位置计算及调整功能正常生产时，倍尺飞剪每进行一次剪切均发送信号至裙板。裙板在接收到剪切信号后进行计算确认上钢点，即裙板启动信号点。

8、设置上钢启动点P，计算方法如下：P=（P1-Ls）-（T1+§）*V1*Vf式中：P1停钢位置（HMI上人工预设值）Ls钢材滑行距离，公式为：（V1*Vf）2/ Fk*N*2 FK动摩擦系数（0.20.4） N重力系数（9.8）T1裙板采样平均下降时间§补偿系数（HMI上人工预设值）V1成品末架轧机出口速度                            Vf加速辊道速度系数在实际轧钢生产过程中，不同规格、不同钢种的钢材由于工艺调

9、整轧制速度不同。另外，随着长期生产，文星期刊论文发表网裙板表面经摩擦逐步光滑，制动特性发生改 变。因此需要在自动化人机接口（HMI）上设置相应参数进行人工干预调整，比如调整停钢位置及补偿系数等，从而实现方便灵活的对裙板进行控制。4.裙板控制系统PLC选型PLC系统设备作为自动化系统的核心控制部分对整个自动化系统的性能优劣起直接、决定性的作用。本系统中PLC选用西门子公司高性能 S7-400可编程控制器，其执行速度快、抗干扰能力强，是工业控制的优选机型。其能够提供从生产管理、过程控制到现场传动控制各个层次的完整的硬件解决 方案。包括：标准工业以太网连接、ProfiBus-DP等网络。能够满足连轧

10、系统复杂、高速、准确控制的要求。5.裙板式冷床的其它功能5.1活动挡板长度计算活动档板是裙板式冷床重要辅助配件，放置于冷床加速辊道上。其主要用于配合冷床裙板隔离前后两根钢材走行位置，从而达到合理分钢、送钢目的。活动挡板可人工进行放置，放置的数量及长度也可灵活增减。设活动挡板放置长度Lf，其计算方法如下：Lf=P1-Ls+T2*V1*VfT2裙板由低位至中位的走行时间，单位ms5.2裙板位置丢失报警及补救功能裙板垂直方向设定的高、中、低三个状态位置，一般通过接近开关/行程开关等做为检测元件并接入自动化系统参与条件控制。在轧钢生产过程中，裙 板处于高频率、多次数动作。为保证其长期运转稳定可靠，需在自动化程序中增设位置丢失检测及应急处理功能。即在裙板每个分步动作中增加保护延时，当超过保 护时间并且没有检测到位置信号时，系统强制执行下一动作并立即报警提醒工作人员进行设备排查。6.结束语裙板式冷床做为轧钢生产线上重要的组成设备，其性能好坏直接影响着整条生产线的生产