冷軋連退線傳動(dòng)定位控制系統(tǒng)的研究與故障分析

孫振勇

（山信軟件日照自動(dòng)化分公司，山東 日照 276800）

整條連退機(jī)組自動(dòng)化控制分為入口段、工藝段、光整機(jī)段、出口段四段，且每一段都有單獨(dú)的CPU進(jìn)行控制。此外，還有兩段傳動(dòng)PLC控制，以工藝段爐區(qū)4號(hào)張力輥為界，前一段所有傳動(dòng)電機(jī)由傳動(dòng)1號(hào)PLC控制，后一段所有傳動(dòng)電機(jī)由傳動(dòng)2號(hào)PLC控制。各段主控制PLC之間通過(guò)PROFIBUS DP和以太網(wǎng)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，主控制PLC和傳動(dòng)PLC之間以及兩個(gè)傳動(dòng)PLC之間采用UDP通訊。各段主控制PLC和傳動(dòng)PLC之間的控制示意圖如圖1，以下以出口段傳動(dòng)定位控制系統(tǒng)為例，詳細(xì)介紹傳動(dòng)定位的原理。

圖1 各段主控制PLC和傳動(dòng)PLC之間的通訊示意圖

1 出口段傳動(dòng)定位控制系統(tǒng)組成

出口段傳動(dòng)定位系統(tǒng)包括平整機(jī)、圓盤剪以及卷曲機(jī)。

1）平整機(jī)部分的定位包括：焊縫停在平整機(jī)前降速定位；焊縫停在平整機(jī)前定位；焊縫過(guò)平整機(jī)降速定位；焊縫過(guò)平整機(jī)定位。平整機(jī)區(qū)域傳動(dòng)電機(jī)分布圖如圖2所示。

圖2 平整機(jī)區(qū)域傳動(dòng)電機(jī)分布圖

2）圓盤剪和卷曲機(jī)區(qū)域定位包括：焊縫到月牙剪定位；焊縫從月牙剪到圓盤剪定位；焊縫到圓盤剪降速定位；焊縫到圓盤剪定位；出口飛剪切焊縫定位；出口飛剪分切定位；穿帶帶頭到卷取機(jī)定位；分切后帶尾到卷曲機(jī)定位。圓盤剪到出口卷曲機(jī)傳動(dòng)電機(jī)分布圖如圖3所示。

圖3 圓盤剪到出口卷曲機(jī)傳動(dòng)電機(jī)分布圖

2 傳動(dòng)定位控制原理分析

2.1 傳動(dòng)定位的執(zhí)行邏輯

機(jī)組各段傳動(dòng)定位的啟動(dòng)命令都是由各段主控制PLC在具備條件后發(fā)送給傳動(dòng)PLC的，并由傳動(dòng)PLC來(lái)執(zhí)行具體的動(dòng)作。當(dāng)傳動(dòng)PLC動(dòng)作完成后或在執(zhí)行過(guò)程中出錯(cuò)，會(huì)立即將信號(hào)反饋給主控制PLC，由主控制PLC確定繼續(xù)下一個(gè)動(dòng)作還是產(chǎn)生報(bào)錯(cuò)信息，傳動(dòng)PLC停止定位執(zhí)行。各定位之間都有一定的關(guān)聯(lián)性，有些關(guān)鍵定位只有在上一個(gè)定位完成后，才能保證下一個(gè)定位的順利完成。比如焊縫過(guò)平整機(jī)降速定位，如果平整機(jī)段速度不能在設(shè)定的距離內(nèi)將速度降到60 m/min，那么此次定位就會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤，不能正常完成，進(jìn)而導(dǎo)致焊縫過(guò)平整機(jī)定位不準(zhǔn)。

2.2 傳動(dòng)定位的關(guān)鍵動(dòng)作信號(hào)

每一個(gè)定位的開(kāi)始都是由主控制PLC發(fā)給傳動(dòng)PLC一個(gè)start信號(hào)，傳動(dòng)PLC如果具備定位開(kāi)始條件，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)Active信號(hào)，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)Go down的降速信號(hào)，然后開(kāi)始計(jì)算定位完成所需的目標(biāo)距離和實(shí)際距離，如果實(shí)際所要求的定位完成的實(shí)際距離小于計(jì)算定位完成所需的目標(biāo)距離，定位動(dòng)作就會(huì)產(chǎn)生報(bào)錯(cuò)信息，定位不能完成，反之，定位就能完成，定位完成后就會(huì)向主控制PLC發(fā)送Done信號(hào)，表示定位完成，本次定位結(jié)束。

3 傳動(dòng)定位故障分析與解決

3.1 傳動(dòng)定位故障現(xiàn)象

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，連退機(jī)組產(chǎn)線出口多次出現(xiàn)飛剪分切定位8錯(cuò)誤和焊縫到月牙剪定位9錯(cuò)誤，導(dǎo)致產(chǎn)線出口快停，現(xiàn)場(chǎng)查看發(fā)現(xiàn)實(shí)際定位距離和目標(biāo)定位確實(shí)不相符，實(shí)際位置與目標(biāo)位置差值在4 m左右，復(fù)位定位錯(cuò)誤后可以起線繼續(xù)生產(chǎn)。

3.2 定位故障原因分析及解決

通過(guò)查看PDA曲線后發(fā)現(xiàn)，定位8報(bào)的錯(cuò)是Fault-I，定位9報(bào)的錯(cuò)是Fault-T，所以兩個(gè)定位報(bào)錯(cuò)的原因并不相同，下面我們分別進(jìn)行分析。

3.2.1 定位8報(bào)錯(cuò)原因與問(wèn)題解決

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于平整機(jī)板型輥的實(shí)際速度跟不上設(shè)定速度，所以將平整機(jī)段和出口段傳動(dòng)控制PLC斜坡的加速度從0.5 m/s2改為0.4 m/s2，改完后出口出現(xiàn)了定位8錯(cuò)誤的情況，經(jīng)過(guò)仔細(xì)研究程序后發(fā)現(xiàn)，除了要在傳動(dòng)程序中修改斜坡加速度外，還需將出口段主控制PLC程序中FB672和FB695的NW1中的加速度進(jìn)行修改，這兩個(gè)模塊分別是主控制PLC中平整機(jī)和出口減速定位模塊，同樣需要將加速度從0.5 m/s2改成0.4 m/s2。

由于沒(méi)有修改主控制PLC中平整機(jī)和出口減速定位的加速度，于是出現(xiàn)了定位頻繁報(bào)錯(cuò)的情況，如圖4中PDA曲線所示。在出口走定位8之前要先走定位3（分切減速定位）減速，由于沒(méi)有修改加速度，所以出口主控制程序中依然以0.5 m/s2的加速度計(jì)算減速位置，而實(shí)際上電機(jī)是以0.4 m/s2的加速度來(lái)減速，所以導(dǎo)致定位3不能走完就開(kāi)始走定位8，這樣使得定位8激活時(shí)的初始速度就沒(méi)有降到45 m/min，傳動(dòng)程序中計(jì)算的減速距離大于允許長(zhǎng)度，定位報(bào)Fault-I，I代表impossible，表示定位不可能完成，從而導(dǎo)致出口快停。

圖4 定位8出錯(cuò)時(shí)的PDA曲線

3.2.2 定位9報(bào)錯(cuò)原因與問(wèn)題解決

在出口走定位9之前要先走定位10（焊縫到月牙剪減速定位），定位10的作用是使出口速度降到240 m/min，240 m/min是定位9開(kāi)始的初始速度。如果以240 m/min即4 m/s的初始速度走定位9，那么根據(jù)速度公式：

式中：vt為末速度；v0為初始速度；a為加速度，a=0.4 m/s2；x為帶鋼行走的距離。

從上面公式中可以計(jì)算出帶鋼停下來(lái)所需要的距離是20 m，而程序中設(shè)定的焊縫檢測(cè)儀WPD4到月牙剪的距離是23.68 m，所以傳動(dòng)程序從焊縫超過(guò)WPD4約3 m（有1 m的窗口值）的位置才開(kāi)始定位9。這樣就會(huì)存在一個(gè)問(wèn)題，我們知道焊縫經(jīng)過(guò)WPD4的時(shí)候跟蹤計(jì)算的長(zhǎng)度會(huì)被標(biāo)定一下，但是如果帶鋼跟蹤計(jì)算的焊縫比實(shí)際的焊縫早3 m以上到達(dá)WPD4，這時(shí)跟蹤的長(zhǎng)度還沒(méi)有被標(biāo)定，傳動(dòng)程序就開(kāi)始執(zhí)行定位9，但其實(shí)真實(shí)的焊縫并沒(méi)有到達(dá)WPD4，所以就會(huì)出現(xiàn)焊縫停在月牙剪前的情況，這時(shí)定位會(huì)報(bào)Fault-T，T代表target，表示沒(méi)有到達(dá)目標(biāo)位置。定位9出錯(cuò)時(shí)的PDA曲線如圖5所示。

圖5 定位9出錯(cuò)時(shí)的PDA曲線

針對(duì)這種情況，對(duì)出口程序FB646公共通道斜坡塊的NW22做了修改，將執(zhí)行完定位10的最大速度由240 m/min改為200 m/min，這樣可使執(zhí)行定位9的初始速度控制在200 m/min以內(nèi)，減速距離減少到13.875 m，這樣只要跟蹤計(jì)算的焊縫位置與實(shí)際位置相差在10 m以內(nèi)定位就不會(huì)報(bào)錯(cuò)，觀察PDA曲線看到的最大差值約4 m，通過(guò)修改定位10的最大速度，成功解決了定位9的報(bào)錯(cuò)問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

傳動(dòng)定位控制是連退線傳動(dòng)控制中非常重要的控制，只有定位控制精確，才能保證入口段上卷小車成功上卷，以及帶頭和帶尾在焊機(jī)處準(zhǔn)確搭接，進(jìn)而保證焊接質(zhì)量，特別是出口段月牙剪和圓盤剪的焊縫定位，更是圓盤剪成功進(jìn)刀的重要保證。