某钢厂冷轧号线控制系统测试

测试项目：轧制线调整测试测试目的：通过在线进行轧制线调整测试，进一步理解阶梯垫、斜楔控制程序，找出并解决实际调试时可能存在的各种问题，确认PLC与HMI、线性传感及二级计算机的通讯。测试条件：PLC运行正常，与轧制线调整的有关的HMI画面正常，用于测量阶梯垫、斜楔位置的线性传感器正常，PROFIBUS-DP网通讯正常。功能介绍：阶梯垫用于轧制线粗调，换新辊后，根据新辊径阶梯垫移至设定位，再精调斜楔，以保证轧制线标高的稳定。阶梯垫整个行程分为六段调整，五段用于调整轧制线，每段厚度30㎜，另一段用于换辊，厚度40㎜。阶梯垫的移入、移出通过控制液压缸实现，液压缸的位移量由线性位移传感器测量，通过程序换算成能显示轧制线的垂直位置，由于采用绝对型传感器，所以其测出的位置不需要效准。阶梯垫有两个运动方向，方向1规定为进机架方向，方向2规定为出机架方向，两个固定速度给定用于慢速点动，可变速度给定用于工作位定位控制，并具有精确定位功能，如果阶梯垫朝着方向1移动，那么实际值必须是增加的。阶梯垫水平位置与垂直位置的对应关系：垂直位移水平位移所在位置0mm0mm换辊位40mm150mm位置170mm300mm位置2100mm450mm位置3130mm600mm位置4160mm750mm位置5190mm900mm位置6斜楔用于轧制线精调，当调整量小于30㎜时，阶梯垫不动，再由斜楔完成轧线的调整，以使在整个辊径变化范围内保证轧制线恒定。斜楔的斜度为2.862°。斜楔的移入、移出同样通过控制液压缸实现，液压缸的位移量由线性位移传感器测量。轧线调整装置的显示值为阶梯垫与斜楔总调整量的累计值，并转化为垂直位置，当显示位置=0时，对应于轧制作业线，（此位置对应于上支撑辊、上中间辊及上工作辊为最大辊径情况），显示位置高于0位，为正值，表明在换辊位（最大+40㎜），低于0位，则为负值（最小为－180）。轧线调整装置调整模式取决于辊子的重磨量，该重磨量为上工作辊上中间辊及上支撑辊重磨量的和，当重磨量小于30㎜时只利用斜楔进行调整，当重磨量大于30㎜时，先调阶梯垫再调斜楔。斜楔移动具有不同的工作位，通过模拟输出提供可变的移动速度，模拟输出控制一个带有比例阀的液压系统运动，有两个运动方向，方向1规定为进机架方向，方向2规定为出机架方向，斜楔的工作位是连续可变的，两个固定速度给定用于慢速点动，可变速度给定用于工作位定位控制，并具有精确定位功能，如果斜楔朝着方向1移动，那么实际值必须是增加的。斜楔水平位移与垂直位移的对应关系：H=tan2.862*L=0.0499*L其中：H为垂直位移L为水平位移测试步骤：阶梯垫和斜楔两种工作模式三种操作方式：维护模式正常模式在维护模式下，进行无联锁方式操作，在正常模式下，进行手动方式操作和自动方式操作。通过三种不同的操作方式对阶梯垫和斜楔进行移入、移出控制，已达到在线测试阶梯垫和斜楔控制软件和轧制线调整测试的目的。测试过程：线性传感器标定：最大有效测量长度计算测试用线性传感器测量长度为279mm，分辨精度0.01mm/脉冲周期，则线性传感器的最大有效测量长度（MAX-MEAS-VALUE）为279/0.01=27900脉冲周期。线性传感器的规格化处理根据测量距离物理单位的要求，确定线性传感器常数（CONST-PER-I），用这个常数乘以线性传感器行数据，对线性传感器量化处理。由于测试使用的是窜辊装置的线性传感器，长度要小于阶梯垫和斜楔线性传感器的长度，因此，在对线性传感器量化处理时要有所考虑，以确保线性传感器的测量范围和线性度。线性传感器量化处理如下：由于：Encoderrowdata=27900取：CONST-PER-I=0.04mm/脉冲周期则:ACT-VALUE-I=27900×0.04=1116mm零点漂移补偿为了避免编码器在工作范围内零点交叉，引入零点漂移补偿量来进行零点补偿，零点交叉可能发生在旋转式绝对值型编码器，不可能发生在线性传感器，因此，阶梯垫和斜楔的线性传感器零点漂移补偿量（OFFSET）设置为0mm。线性传感器校准若把线性传感器当前位置定为1mm，就在参数PRES-VALUE设置为1mm，当ENC-PRES输入脉冲上升沿，设置生效。通过线性传感器校准，可以消除线性传感器安装和运行时产生的位置偏差。校准窗口监视校准值通过校准窗口监视，这个功能仅被用于编码器与传动不是硬连接，因此，每隔一段时间需要进行预调整。无论校准信号ENC-PRES是否被设置，校准值PRES-VALUE校准窗口均被定义，实际值ACT-VALUE必须在这个窗口内，才可进行校准，否则校准报故障，校准窗口由校准值和公差值MONIT-TOL计算。监视故障报警当实际值已超出预设值±监视公差区域，还没有预设脉冲信号，监视故障报警；在预设值±监视公差范围之外来预设脉冲，监视故障报警。参数故障报警在下列情况发出参数故障报警：地址错误（ADDRESSE_L_S）最大测量值（MAX-MEAS-VALUE）小于零或大于16777215编码器常数（CONST-PER-I）小于零校准值（PRES-VALUE）小于偏移量（OFFSET）校准值（PRES-VALUE）大于最大测量范围（MAX-MEAS-VALUE）×编码器常数（CONST-PER-I）无联锁操作方式：阶梯垫维护模式在设备检修时使用，无论是方向1还是方向2都不受任何条件限制，包括一般条件、启动条件和运行条件，是一种无连锁控制方式。从HMI画面选择机架为维护模式M500.2为“1”，当阶梯垫移入操作开关输入点I24.2为“1”时，阶梯垫通过FB-2D2V驱动块的控制以固定给定速度移入，当阶梯垫移入操作开关输入点I24.2为“0”时，移动停止。当阶梯垫移出操作开关输入点I24.3为“1”时，阶梯垫通过FB-2D2V驱动块的控制以固定给定速度移出，当阶梯垫移出操作开关输入点I24.3为“0”时，移动停止。手动操作方式：手动方式是阶梯垫正常模式操作方式之一，阶梯垫朝方向1或方向2移动，其一般运行条件、启动条件和运行条件都必须满足要求，另外，若朝方向1移动，还要进行实际位置判断，背离距离判断。一般运行条件：高压液压系统正常、低压液压系统正常、线性传感器无故障。方向1启动条件：上下支撑辊锁紧装置关闭、上下中间辊锁紧装置关闭、工作辊锁紧装置关闭、上工作辊轨道在下限位置、上中间辊轨道在下限位置、压上缸下降X㎜（打开）、上支撑辊平衡缸有杆腔进油使上支撑辊下落、上下中间辊平衡缸有杆腔进油使上下中间辊下落、上下工作辊平衡缸有杆腔进油使上下工作辊下落、传动接轴在轧制位、上下防缠导板打开、来自Level2和HMI的辊径数据正常。方向1运行条件：与方向1启动条件相同。方向2启动条件和方向2运行条件：除无来自Level2和HMI的辊径数据正常条件外，其余和方向1条件相同。调整量的计算：当一般条件、启动条件及运行条件都满足时，通过对二级或HMI设定的新辊数据进行计算、判断，确定调整量。首先计算阶梯垫在换辊位，斜楔在完全缩回位的轧线调整量：Passline=G＋修正系数－(TBR/2＋TIR＋TWR)其中：G为上支撑辊最大辊半径、上中间辊最大辊辊直径、上中间辊最大辊辊直径及阶梯垫换辊位垂直距离之和修正系数根据实际确定TBR/2＋TIR＋TWR为新辊径数据4号冷轧线辊径数据：BRmax=1526㎜IRmax=641㎜WRmax=546㎜BRmin=1400㎜IRmin=571㎜WRmin=485㎜阶梯垫换辊位垂直距离：40㎜修正系数：0.5㎜假设新辊辊径数据：TBR=1490㎜TIR=591㎜TWR=512㎜代入上式得出调整量：Passline=G＋修正系数－(TBR/2＋TIR＋TWR)=1526/2＋641＋546＋40＋0.5－1490/2―591―512=142.5㎜该值减去当前阶梯垫和斜楔所在位的垂直距离，就可得出轧线的背离距离，也就是轧线需要调整的距离。阶梯垫垂直距离和斜楔垂直距离，可根据阶梯垫水平距离和斜楔水平距离，依据前面介绍换算关系由程序计算。从HMI画面取消机架维护模式，即M500.2为“0”，操作方式选择手动方式，M500.0为“0”，操作斜楔装置到轧制线按钮，I25.4为“1”，由程序进行位置判断，当前阶梯垫垂直距离与轧线背离距离之和小于目标位下一级的梯级厚度时，并且调整量＞30㎜，便向位置控制功能块PB_POS发出定位控制开始命令PosStar，同时FB643功能块判断定位开始命令CMD_POSn状态，选择相应的位置设定点POSn，并由输出SETVALUE传输到PB_POS功能块。当定位控制开始时，驱动命令通过结构数据CROSS发送到驱动块FB_2D2V，FB_2D2V驱动块经过内部连锁处理，为多路选择器FB_MUX设置开始命令，并用此命令来选择速度设定点，当Pos_Star为“1”时，多路选择器选择V_POS速度给定。在定位控制被激活期间，所有设定点的变化被立即处理，在定位控制开始之后，速度设定点根据控制距离被设置，当距离接近目标值时，内部减速曲线被激活，内部减速曲线由两段组成，在第一段内，速度具有恒定减速速率，速度是根据最大速度设定值（V_MAX）和从100%到0%减速时间（T_DEC）进行平方根计算，即：，在第二段内，速度值和减速速率被减少，为一条线性曲线，即：。从在第一段切换到第二段，是依据剩余距离来切换，这段距离根据参数加速度到零的时间（T_AB）计算。当实际位置在目标区域公差（TOL）范围内，等待时间（T_FINISH）被启动，只要这时被激活，且实际值在T_DLTA公差范围内不变化，则POS_FIN状态被置位，且速度输出V_POS被设置为“0”，当Pos_Star被复位时，POS_FIN状态也被置位，当一个新的SETPOINT给出，或者一个新的命令Pos_Star被置位时，POS_FIN改变状态。当定位结束后，目标为可能丢失，使用Follow_up功能来补偿这种漂移。在下列条件下Follow_up被自动开始：实际位置和位置设定点的差值超过Follow_up窗口公差，或Follow_up输入为逻辑1，在Follow_up方式被激活期间，POS_FOL状态被置位，直到定位顺序完成，发出POS_FIN信号。由于阶梯垫每个梯级调节行程不是很大，因此，在发出Pos_Star命令的同时也发出Follow_up指令。当阶梯垫完成轧制线粗调后，再通过控制斜楔进行轧制线精调。斜楔一般运行条件、启动条件和运行条件与阶梯垫相同，判断调整量﹤30㎜，操作斜楔装置到轧制线按钮I25.4，斜楔开始进行轧制线精调，控制方法与阶梯垫相同。斜楔精调到位后，POS_FIN状态也被置位，轧制线调整结束。测试结果：PLC与HMI、二级计算机数据传送正确，线性传感器通讯正常并且线性度良好。阶梯垫、斜楔控制程序运行正常，能够实现轧制线调整过程。由于只有一