CN107363098B - 一种工作辊窜辊轧机的换辊顺序控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种工作辊窜辊轧机的换辊顺序控制方法，应用于具有工作辊窜辊功能冷轧机的换辊控制***中；包括1)抽辊顺序控制；2)装辊顺序控制；3)换辊顺序控制与人机接口HMI组态；本发明通过增加的机械检测设备(包括轧机上、下工作辊换辊检测单元和轧机上、下工作辊接轴定位锁紧位检测单元)，以及增加的换辊顺序控制模块(包括上、下工作辊窜辊到换辊位动作功能模块和上、下工作辊窜辊到工作位动作功能模块)共同作用，能够实现在带有工作辊窜辊装置的冷轧轧机上进行工作辊自动换辊，提高自动换辊效率，增强操作的安全性和可靠性，减少停机时间，提高轧机作业率。
Description
技术领域
本发明涉及轧钢自动化控制技术领域，尤其涉及一种工作辊窜辊轧机的换辊顺序控制方法。
背景技术
目前普通的六辊冷轧机在板形控制能力、带钢边部减薄、轧辊磨损等方面存在很多不尽人意之处，长期制约高精度板带的生产发展。近年来，随着自动化水平和节能要求的不断提高，用户对冷连轧产品板形质量要求越来越高，板形问题日益成为影响产品竞争力的重要质量指标。
通过开发具有工作辊窜辊功能的六辊冷轧机可以提高轧机板形控制能力，其能够控制轧件在轧制过程中产生的边部减薄，延长轧辊磨损周期，而对应这种工作辊窜辊轧机需要对其换辊***的软硬件结构做出改进。现代化的高速冷轧机轧制速度已超过2000m/min，极大地加速了轧辊的磨损，使轧辊的更换次数越来越频繁，冷轧机的工作辊至少每班更换一次，因此缩短换辊时间对于保证产品质量，减少停机时间，提高轧机作业率，增加产量和减低成本都是至关重要的，可以说轧辊的快速更换对冷轧机作业具有重大的经济意义。
专利CN201210049737.3“一种冷轧机及其换辊方法”中，提出了一种涉及辊系连接结构的改进方法，以及在该连接结构下的换辊方法，主要是在上、下辊之间设置弹性浮动支撑结构，确保上、下辊之间有微量运动，保持有效的相互位置精度。但是这种换辊方法只是针对换辊结构进行了改进，并没有提及换辊控制方法。
在“连轧机组换辊控制***的研究与应用”一文中(作者王亮，《一重技术》,2013年第3期)，介绍了某1420mm五机架冷连轧生产线换辊控制***的结构与控制方式，主要针对现有冷轧机的***硬件配置、换辊工艺过程和换辊车速度控制进行的介绍。该***是在正常工作辊不窜动的轧机基础上的轧辊换辊控制，并没有讨论工作辊窜动情况下的冷轧机换辊控制方法。
在“冷轧升降式工作辊换辊机”一文中(作者宋永丰，《一重技术》,2013年第3期)，详细介绍一种结构简单、占用空间小的升降式工作辊换辊机，主要针对四辊冷轧机和平整机的结构、特点和工作原理，以及与常规工作辊换辊机对比进行了详细的介绍，内容主要是针对换辊***硬件部分的改动，并没有涉及到换辊控制方法。
发明内容
本发明提供了一种工作辊窜辊轧机的换辊顺序控制方法，能够实现在带有工作辊窜辊装置的冷轧轧机上进行工作辊自动换辊，提高自动换辊效率，增强操作的安全性和可靠性，减少停机时间，提高轧机作业率。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种工作辊窜辊轧机的换辊顺序控制方法，应用于具有工作辊窜辊功能的冷轧机换辊控制***中；包括抽辊顺序控制和装辊顺序控制；具体步骤如下：
1)抽辊顺序控制；
a.中间辊和工作辊平衡动作到上升位，压上***动作到换辊位，上下防缠挡板动作到换辊位；
b.换辊车行进到机架位；
c.中间辊和工作辊平衡动作到下降位；
d.斜楔和阶梯垫动作到换辊位；
e.接轴定位到换辊位，主电机开关关闭；
f.上、下中间辊窜辊到换辊位动作；
g.上、下工作辊窜辊到换辊位动作：在抽辊顺序控制单元中增加上、下工作辊窜辊到换辊位动作功能模块，同时增加上、下工作辊换辊检测单元用于检测工作辊是否处于横移换辊位；通过工作辊窜辊控制反馈单元将其窜辊到换辊位的状态信号反馈给换辊逻辑控制输入单元；
h.牵引车行进到机架位，操作夹钳机械装置完成抽出旧辊动作；
i.接轴支撑装置关闭，锁紧装置打开，夹钳装置打开，换辊车退回到停车位；
2)装辊顺序控制；
a.在控制器中读取二级辊数据并下发给一级换辊***；
b.接轴支撑装置打开，夹钳装置打开，锁紧装置关闭；
c.上、下中间辊窜辊到工作位动作；
d.上、下工作辊窜辊到工作位动作：在装辊顺序控制单元中增加上、下工作辊窜辊到工作位动作功能模块；根据上、下工作辊换辊检测单元检测工作辊是否处于工作位；通过工作辊窜辊控制反馈单元将其窜辊到工作位的状态信号反馈给换辊逻辑控制输入单元；增加上、下工作辊接轴定位锁紧位检测单元，确保可以进行轧制线标定；
e.中间辊和工作辊轨道下降；
f.斜楔和阶梯垫轧制线调整；
g.上下防缠挡板到轧制位；
h.换辊车退到停车位，牵引车退到停车位；
i.轧制线开始标定；
3)换辊顺序控制与人机接口HMI组态；
换辊顺序控制单元将工作辊窜辊到换辊位动作信号和工作辊窜辊到工作位动作信号发送给轧机与操作人员的HMI人机接口程序，HMI人机接口程序会监视换辊执行控制过程中的状态参数变化数据并反馈给换辊顺序控制单元。
步骤1)中，上、下工作辊窜辊到换辊位动作功能模块用于实现抽辊顺序控制信号发出、顺序动作执行和窜辊到换辊位反馈功能；首先判断中间辊是否已经窜辊到换辊位，是则发出工作辊窜辊到换辊位动作信号，通过换辊逻辑控制输出单元将动作信号下达到换辊数据发送通讯单元，最终由工作辊窜辊控制执行单元完成；增加的上、下工作辊换辊检测单元，用于将检测到的工作辊横移换辊位状态信号经由工作辊窜辊控制反馈单元、换辊数据接收通讯单元反馈给换辊逻辑控制输入单元。
步骤1)中，只有当换辊检测单元检测到工作辊处于横移换辊位的信号时，才允许接轴夹紧装置关闭并开始工作辊抽辊动作。
步骤2)中，上、下工作辊窜辊到工作位动作功能模块用于实现装辊顺序控制信号发出、顺序动作执行和窜辊到工作位反馈功能；首先判断中间辊是否窜辊到工作位，是则发出工作辊窜辊到工作位动作信号，通过换辊逻辑控制输出单元将动作信号下达到换辊数据发送通讯单元，最终由工作辊窜辊控制执行单元完成；由上、下工作辊换辊检测单元将检测到的工作辊窜辊到工作位状态信号经由工作辊窜辊控制反馈单元、换辊数据接收通讯单元反馈给换辊逻辑控制输入单元。
步骤2)中，只有在上、下工作辊接轴定位锁紧位检测单元检测到工作辊锁紧信号时，才允许接轴夹紧装置打开可以继续进行下一步轧制线标定。
步骤3)中，在换辊顺序控制单元与人机接口通讯之后，要在将人机接口所在的WINCC应用程序导入到换辊***的控制环境SEVER路径下指定的OS站中，并在编译过程中进行换辊顺序控制功能的可视化组态的基础上，再对换辊顺序控制的HMI人机画面数据进行更新。
所述工作辊窜辊控制执行单元由窜辊机械设备、液压缸、伺服阀、电磁换向阀和压力传感器组成，每个工作辊由2个液压缸驱动，每个工作辊的2个液压缸用同一个伺服阀控制。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)实现了在带有工作辊窜辊装置的冷轧轧机上进行工作辊自动换辊控制功能；
2)实现快速高效换辊，提高了自动换辊效率；
3)减少停机时间，提高了轧机作业率，降低了生产成本；
4)原理简单明了，易于实现，操作安全性和可靠性高。
附图说明
图1是本发明所述一种工作辊窜辊轧机的换辊顺序控制方法的原理图。
图2是本发明所述工作辊窜辊到换辊位动作功能模块的工作流程图。
图3是本发明所述工作辊窜辊到工作位动作功能模块的工作流程图。
图4是本发明所述换辊控制与HMI人机接口组态示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示，本发明所述一种工作辊窜辊轧机的换辊顺序控制方法，应用于具有工作辊窜辊功能的冷轧机换辊控制***中；包括抽辊顺序控制和装辊顺序控制；具体步骤如下：
1)抽辊顺序控制；
a.中间辊和工作辊平衡动作到上升位，压上***动作到换辊位，上下防缠挡板动作到换辊位；
b.换辊车行进到机架位；
c.中间辊和工作辊平衡动作到下降位；
d.斜楔和阶梯垫动作到换辊位；
e.接轴定位到换辊位，主电机开关关闭；
f.上、下中间辊窜辊到换辊位动作；
g.上、下工作辊窜辊到换辊位动作：在抽辊顺序控制单元中增加上、下工作辊窜辊到换辊位动作功能模块，同时增加上、下工作辊换辊检测单元用于检测工作辊是否处于横移换辊位；通过工作辊窜辊控制反馈单元将其窜辊到换辊位的状态信号反馈给换辊逻辑控制输入单元；
h.牵引车行进到机架位，操作夹钳机械装置完成抽出旧辊动作；
i.接轴支撑装置关闭，锁紧装置打开，夹钳装置打开，换辊车退回到停车位；
2)装辊顺序控制；
a.在控制器中读取二级辊数据并下发给一级换辊***；
b.接轴支撑装置打开，夹钳装置打开，锁紧装置关闭；
c.上、下中间辊窜辊到工作位动作；
d.上、下工作辊窜辊到工作位动作：在装辊顺序控制单元中增加上、下工作辊窜辊到工作位动作功能模块；根据上、下工作辊换辊检测单元检测工作辊是否处于工作位；通过工作辊窜辊控制反馈单元将其窜辊到工作位的状态信号反馈给换辊逻辑控制输入单元；增加上、下工作辊接轴定位锁紧位检测单元，确保可以进行轧制线标定；
e.中间辊和工作辊轨道下降；
f.斜楔和阶梯垫轧制线调整；
g.上下防缠挡板到轧制位；
h.换辊车退到停车位，牵引车退到停车位；
i.轧制线开始标定；
3)换辊顺序控制与人机接口HMI组态；
换辊顺序控制单元将工作辊窜辊到换辊位动作信号和工作辊窜辊到工作位动作信号发送给轧机与操作人员的HMI人机接口程序，HMI人机接口程序会监视换辊执行控制过程中的状态参数变化数据并反馈给换辊顺序控制单元。
步骤1)中，上、下工作辊窜辊到换辊位动作功能模块用于实现抽辊顺序控制信号发出、顺序动作执行和窜辊到换辊位反馈功能；首先判断中间辊是否已经窜辊到换辊位，是则发出工作辊窜辊到换辊位动作信号，通过换辊逻辑控制输出单元将动作信号下达到换辊数据发送通讯单元，最终由工作辊窜辊控制执行单元完成；增加的上、下工作辊换辊检测单元，用于将检测到的工作辊横移换辊位状态信号经由工作辊窜辊控制反馈单元、换辊数据接收通讯单元反馈给换辊逻辑控制输入单元。(如图2所示)
步骤1)中，只有当换辊位检测单元检测到工作辊处于横移换辊位的信号时，才允许接轴夹紧装置关闭并开始工作辊抽辊动作。
步骤2)中，上、下工作辊窜辊到工作位动作功能模块用于实现装辊顺序控制信号发出、顺序动作执行和窜辊到工作位反馈功能；首先判断中间辊是否窜辊到工作位，是则发出工作辊窜辊到工作位动作信号，通过换辊逻辑控制输出单元将动作信号下达到换辊数据发送通讯单元，最终由工作辊窜辊控制执行单元完成；由上、下工作辊换辊检测单元将检测到的工作辊窜辊到工作位状态信号经由工作辊窜辊控制反馈单元、换辊数据接收通讯单元反馈给换辊逻辑控制输入单元。(如图3所示)
步骤2)中，只有在上、下工作辊接轴定位锁紧位检测单元检测到工作辊锁紧信号时，才允许接轴夹紧装置打开可以继续进行下一步轧制线标定。
步骤3)中，在换辊顺序控制单元与人机接口通讯之后，要在将人机接口所在的WINCC应用程序导入到换辊PCS7的控制环境SEVER路径下指定的OS站中，并在编译过程中进行换辊顺序控制功能的可视化组态的基础上，再对换辊顺序控制的HMI人机画面数据进行更新。
所述工作辊窜辊控制执行单元由窜辊机械设备、液压缸、伺服阀、电磁换向阀和压力传感器组成，每个工作辊由2个液压缸驱动，每个工作辊的2个液压缸用同一个伺服阀控制。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例】
本发明所述方法应用于1450mm全六辊、具有工作辊窜辊功能的无取向硅钢UCMW冷轧轧机上，通过增加的机械检测设备(包括轧机上、下工作辊处于横移换辊位检测单元和轧机上、下工作辊接轴定位锁紧位检测单元)，以及增加的换辊顺序控制模块(包括上、下工作辊窜辊到换辊位动作功能模块和上、下工作辊窜辊到工作位动作功能模块)共同作用下，实现了该冷轧机的换辊自动顺序控制。
本实施例控制***组成关系原理图如图1所示，主要包括换辊自动控制中心、换辊逻辑控制输入、输出单元、换辊顺序控制单元、工作辊窜辊控制执行单元、换辊数据发送接收通讯单元、工作辊窜辊控制反馈单元等等。
如图2所示，在工作辊窜辊轧机的抽辊顺序控制过程中，上下工作辊窜辊到换辊位动作功能块的具体实现步骤如下：
1)首先判断中间辊位置，如果中间辊窜辊已经窜到换辊位置，那么在换辊顺序控制程序的抽辊控制单元(RC_SEQ_OUT)里开始执行工作辊窜辊到换辊位动作功能；
2)在工作辊窜辊到换辊位动作功能模块中，将输出工作辊窜辊到换辊位置的动作输出信号通过换辊逻辑控制输出单元D5的RCOUT OUT70信号输出模块发给换辊数据发送通讯单元；
3)在换辊数据发送通讯单元中，窜辊到换辊位的数据发送(PLC与TDC通讯)过程，是将输出窜辊到换辊位置命令动作变量转换为发送给接口通讯块DB846的工作辊窜辊到换辊位置信号；
4)接收到接口通讯块的窜辊信号后，工作辊窜辊控制单元会通过SIMATIC TDC控制***来实现窜辊动作控制，自动触发控制执行机构横向窜动上下工作辊到换辊位置；
5)窜辊动作完成后，当换辊检测单元检测到工作辊窜辊到换辊位反馈信号后，通过工作辊窜辊控制反馈单元中的PLC与TDC接口通讯块DB896将其反馈信号发送给换辊数据接收通讯单元；
6)在换辊顺序控制程序里，将工作辊窜到换辊位反馈信号变量通过换辊逻辑控制输入单元的RCOUT INP80信号输入模块转换为发送给抽辊顺序控制单元的工作辊窜辊到换辊位变量，表明工作辊窜辊到换辊位的动作已完成。
如图3所示，在工作辊窜辊轧机的装辊顺序控制过程中，上下工作辊窜辊到工作位动作功能模块的具体实现步骤如下：
1)首先判断中间辊位置，如果中间辊窜辊已经窜到工作位置，那么在换辊顺序控制程序的装辊控制单元(RC_SEQ_IN)里开始执行工作辊窜到工作位动作功能；
2)在工作辊窜到工作位动作功能模块中，将工作辊窜辊到工作位的动作信号通过换辊逻辑控制输出单元E5的RCOUT OUT80信号输出模块发给换辊数据通讯模块；
3)在换辊数据发送通讯单元中，窜辊到工作位的数据发送(PLC与TDC通讯)：将输出窜辊到工作位动作变量送给接口通讯块DB846的工作辊窜辊到工作位信号；
4)接收到接口通讯块的窜辊到工作位动作信号后，工作辊窜辊控制单元会通过SIMATIC TDC控制***来实现窜辊动作控制，自动触发控制执行机构横向窜动上、下工作辊到工作位置；
5)窜辊动作完成后，当换辊检测单元检测到工作辊窜辊到工作位反馈信号后，通过工作辊窜辊控制反馈单元中的PLC与TDC接口通讯块DB896将其反馈信号发送给换辊数据接收通讯单元；
6)在换辊顺序控制程序里，将工作辊窜辊到中心线位和工作辊窜辊到预设位信号通过换辊逻辑控制输入单元INP100信号输入块发给换辊顺序控制单元中的工作辊窜辊到工作位变量，表明工作辊窜辊到工作位的动作已完成；
7)在换辊***中通过的上、下工作辊接轴定位锁紧位检测单元，检测到工作辊锁紧信号后，打开接轴夹紧装置，才允许进行下一步轧制线标定工作。
如图4，换辊顺序控制与HMI人机接口组态步骤如下：
1)对换辊顺序控制PLC中的charts程序组进行编译；
2)导入工作辊窜辊轧机上换辊顺序控制的WINCC HMI应用；
3)在PCS7的sever环境下的WINCC应用目录下组态目标OS计算机地址，另外，此处的OS地址必须跟当前换辊控制所在计算机地址不一致；
4)对此项WINCC HMI应用项目进行编译，确定选中数据和信息标签，以及SFC可视化功能；
5)完成换辊顺序控制与HMI人机接口通讯数据更新。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种工作辊窜辊轧机的换辊顺序控制方法，应用于具有工作辊窜辊功能的冷轧机换辊控制***中；其特征在于，包括抽辊顺序控制和装辊顺序控制；具体步骤如下：
1)抽辊顺序控制；
a.中间辊和工作辊平衡动作到上升位，压上***动作到换辊位，上下防缠挡板动作到换辊位；
b.换辊车行进到机架位；
c.中间辊和工作辊平衡动作到下降位；
d.斜楔和阶梯垫动作到换辊位；
e.接轴定位到换辊位，主电机开关关闭；
f.上、下中间辊窜辊到换辊位动作；
g.上、下工作辊窜辊到换辊位动作：在抽辊顺序控制单元中增加上、下工作辊窜辊到换辊位动作功能模块，同时增加上、下工作辊换辊检测单元用于检测工作辊是否处于横移换辊位；通过工作辊窜辊控制反馈单元将其窜辊到换辊位的状态信号反馈给换辊逻辑控制输入单元；
h.牵引车行进到机架位，操作夹钳机械装置完成抽出旧辊动作；
i.接轴支撑装置关闭，锁紧装置打开，夹钳装置打开，换辊车退回到停车位；
2)装辊顺序控制；
a.在控制器中读取二级辊数据并下发给一级换辊***；
b.接轴支撑装置打开，夹钳装置打开，锁紧装置关闭；
c.上、下中间辊窜辊到工作位动作；
d.上、下工作辊窜辊到工作位动作：在装辊顺序控制单元中增加上、下工作辊窜辊到工作位动作功能模块；根据上、下工作辊换辊检测单元检测工作辊是否处于工作位；通过工作辊窜辊控制反馈单元将其窜辊到工作位的状态信号反馈给换辊逻辑控制输入单元；增加上、下工作辊接轴定位锁紧位检测单元，确保可以进行轧制线标定；
e.中间辊和工作辊轨道下降；
f.斜楔和阶梯垫轧制线调整；
g.上下防缠挡板到轧制位；
h.换辊车退到停车位，牵引车退到停车位；
i.轧制线开始标定；
3)换辊顺序控制与人机接口HMI组态；
换辊顺序控制单元将工作辊窜辊到换辊位动作信号和工作辊窜辊到工作位动作信号发送给轧机与操作人员的HMI人机接口程序，HMI人机接口程序会监视换辊执行控制过程中的状态参数变化数据并反馈给换辊顺序控制单元。
2.根据权利要求1所述的一种工作辊窜辊轧机的换辊顺序控制方法，其特征在于，步骤1)中，上、下工作辊窜辊到换辊位动作功能模块用于实现抽辊顺序控制信号发出、顺序动作执行和窜辊到换辊位反馈功能；首先判断中间辊是否已经窜辊到换辊位，是则发出工作辊窜辊到换辊位动作信号，通过换辊逻辑控制输出单元将动作信号下达到换辊数据发送通讯单元，最终由工作辊窜辊控制执行单元完成；增加的上、下工作辊换辊检测单元，用于将检测到的工作辊横移换辊位状态信号经由工作辊窜辊控制反馈单元、换辊数据接收通讯单元反馈给换辊逻辑控制输入单元。
3.根据权利要求1所述的一种工作辊窜辊轧机的换辊顺序控制方法，其特征在于，步骤1)中，只有当换辊检测单元检测到工作辊处于横移换辊位的信号时，才允许接轴夹紧装置关闭并开始工作辊抽辊动作。
4.根据权利要求1所述的一种工作辊窜辊轧机的换辊顺序控制方法，其特征在于，步骤2)中，上、下工作辊窜辊到工作位动作功能模块用于实现装辊顺序控制信号发出、顺序动作执行和窜辊到工作位反馈功能；首先判断中间辊是否窜辊到工作位，是则发出工作辊窜辊到工作位动作信号，通过换辊逻辑控制输出单元将动作信号下达到换辊数据发送通讯单元，最终由工作辊窜辊控制执行单元完成；由上、下工作辊换辊检测单元将检测到的工作辊窜辊到工作位状态信号经由工作辊窜辊控制反馈单元、换辊数据接收通讯单元反馈给换辊逻辑控制输入单元。
5.根据权利要求1所述的一种工作辊窜辊轧机的换辊顺序控制方法，其特征在于，步骤2)中，只有在上、下工作辊接轴定位锁紧位检测单元检测到工作辊锁紧信号时，才允许接轴夹紧装置打开可以继续进行下一步轧制线标定。
6.根据权利要求1所述的一种工作辊窜辊轧机的换辊顺序控制方法，其特征在于，步骤3)中，在换辊顺序控制单元与人机接口通讯之后，要在将人机接口所在的WINCC应用程序导入到换辊***的控制环境SEVER路径下指定的OS站中，并在编译过程中进行换辊顺序控制功能的可视化组态的基础上，再对换辊顺序控制的HMI人机画面数据进行更新。
7.根据权利要求2所述的一种工作辊窜辊轧机的换辊顺序控制方法，其特征在于，所述工作辊窜辊控制执行单元由窜辊机械设备、液压缸、伺服阀、电磁换向阀和压力传感器组成，每个工作辊由2个液压缸驱动，每个工作辊的2个液压缸用同一个伺服阀控制。
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