孔型軋制工藝的特殊性(即將截面為方形的鋼坯料，軋制成截面為圓形并符合工藝要求尺寸)決定了推床是孔型軋制生產(chǎn)線中必不可少的組成部分。可逆軋機的前后各設(shè)有一對推床。其基本功能是推動鋼坯使其根據(jù)不同軋制規(guī)程需要對準(zhǔn)主機的不同孔型，并在軋制過程中保證坯料能順利通過軋機，防止頂鋼現(xiàn)象。對于可逆孔型軋機，在不同道次的軋制過程中，若方形鋼坯未能對準(zhǔn)要求的軋機過孔，將使得鋼坯截面形狀錯誤，嚴(yán)重時導(dǎo)致鋼坯表面出現(xiàn)軋制產(chǎn)生的壓痕，最終導(dǎo)致鋼坯扭轉(zhuǎn)直至無法軋制。為保證鋼坯在軋制過程中每道次能經(jīng)過工藝要求的孔型軋制并且經(jīng)軋制的鋼坯截面形狀正確，需控制推床同步及推床電機力矩。采用以速度閉環(huán)加位置PID調(diào)節(jié)的控制方案來實現(xiàn)機前機后推床的同步功能；以電機力矩曲線控制方案實現(xiàn)推床矯直及正常送鋼功能。經(jīng)某圓鋼生產(chǎn)現(xiàn)場實際應(yīng)用，效果滿意。

1 系統(tǒng)的基本構(gòu)成

在孔型軋制生產(chǎn)線中，推床主要用于移動軋件，使軋件對準(zhǔn)軋輥孔型并順利通過軋機，也可對軋件進行矯直。該現(xiàn)場推床設(shè)備機械布置如圖1所示。

圖1中．可逆軋機的前后各設(shè)有一對推床，布置在輥道的兩側(cè)，分別稱之為機前傳動側(cè)推床、機前操作側(cè)推床，機后傳動側(cè)推床，機后操作側(cè)推床。機前、機后分別由獨立的兩部分組成，每部分推床設(shè)備由電機、制動器、同步裝置、減速機、傳動絲桿絲母、推床導(dǎo)板、框架和導(dǎo)向裝置構(gòu)成。此現(xiàn)場應(yīng)用中每塊推板由機械同步的2臺電機驅(qū)動。

機械同步連接的2臺電機一臺安裝有絕對值型編碼器，另一臺安裝有增量式編碼器。推床是通過控制推床導(dǎo)板后連接的驅(qū)動電機的旋轉(zhuǎn)運動來實現(xiàn)控制推板進退直線方向運動的。

圖2為該現(xiàn)場實際推床控制系統(tǒng)的PLC系統(tǒng)基本配置圖。

圖2中，推床的電機驅(qū)動部分采用德國西門子全數(shù)字調(diào)速裝置SIMOREG一6RA70。PLC控制部分采用西門子公司的S7—400控制器，執(zhí)行推床的速度給定、位置閉環(huán)以及同步控制運算。

S7—400控制器通過以太網(wǎng)與入機界面通訊，對推床數(shù)據(jù)進行清零、校準(zhǔn)、顯示等操作?？刂破魍ㄟ^PROFIBUS DP通訊協(xié)議與傳動全數(shù)字裝置通訊，實現(xiàn)鋼坯矯宣，固定鋼坯不產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)等功能，完成控制系統(tǒng)邏輯運算、機械設(shè)備保護；現(xiàn)場主操作臺設(shè)有推板操作控制鈕，此操作臺也是通過PROFIBUS DP通訊協(xié)議與S7—400控制器通訊。

S7—400控制器系統(tǒng)通過絕對值編碼器信號輸入模板，將推床電機后的絕對值式編碼器信號接入，經(jīng)運算處理后可以用來檢測推板實際位置．并參與推床同步調(diào)節(jié)及人機界蕊交互；S7—400控制器系統(tǒng)通過開關(guān)量模板將機械保護限位等信號接人控制系統(tǒng)，可控制推板的正常工作行程，防止推床超行程工作。

2 控制方案

推床在整個軋制過程中，盡管電機參數(shù)，機械設(shè)備結(jié)構(gòu)，編碼器類型均相同，全數(shù)字裝置的速度給定相同，但是在機前帶載機后不帶載的工況下，機前機后推床必將存在明顯不同步的現(xiàn)象，如果此時單側(cè)的機前推床和機后推床同步性能很差，將無法保證鋼坯能順利進人軋機，也能產(chǎn)生頂鋼現(xiàn)象；如推床在整個工作過程中無力矩控制極容易導(dǎo)致軋件產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，也無法實現(xiàn)矯直功能，進而直接影響整塊坯料軋制或成品質(zhì)量。

2.1 推床同步控割方案

根據(jù)推床同步控制系統(tǒng)的特點，主要是保證機前機后推床的位置同步，現(xiàn)提出以機前推床位置值為基準(zhǔn)，機后推床位置應(yīng)用PIE)調(diào)節(jié)器控制的策略。機后推床同步控制系統(tǒng)框圖如圖3所示。

圖3主要由4部分組成，其中I為機后推床位置基準(zhǔn)設(shè)定環(huán)節(jié)，Ⅱ為機后推床位置檢測環(huán)節(jié)，Ⅲ為機后推床位置調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。Ⅳ為機后推床控制對象環(huán)節(jié)。

1)機后推床位置基準(zhǔn)設(shè)定環(huán)節(jié)I。本環(huán)節(jié)中最終得出的結(jié)果值s。為機前推床的實際位置值。PLC控制器將機前推床絕對式編碼器數(shù)值～，經(jīng)函數(shù)變換器G進行變換，通過清零校準(zhǔn)等處理得出推床實際位置值s，。

2)機后推床位置檢測環(huán)節(jié)Ⅱ。本環(huán)節(jié)中最終得出的結(jié)果值s：為機后推床實際位置值。PLC控制器采用與處理機前摧慶編碼器相同的方式來處理機后推床絕對式編碼器讀數(shù)，經(jīng)處理后的數(shù)據(jù)作為機后推床的實際位置值s。。

3)機后摧床位置調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)Ⅲ。機前推庶的基準(zhǔn)值s1與s2進行比較。如果兩信號完全相等，即S1=S2，則△S=O，不需要進行調(diào)節(jié)。否則，就用△S作為調(diào)節(jié)器的輸入信號。

從整個系統(tǒng)的快速性方面來考慮，調(diào)節(jié)器需采用比例調(diào)節(jié)；從系統(tǒng)的精度方面考慮，調(diào)節(jié)器需采用積分環(huán)節(jié)，所以針對此系統(tǒng)特點選用了比例積分調(diào)節(jié)器。當(dāng)機前機后推床位置出現(xiàn)偏差時，位置調(diào)節(jié)器輸出信號產(chǎn)生變化，輸出一個偏差信號v0,通過vo與機后推床實際速度給定量v1進行綜合，用來改變機后推床的速度，最終消除機前機后位置差的產(chǎn)生。

4)機后推床控制對象環(huán)節(jié)Ⅳ。推床位置變化是通過控制推床后電機速度變化實現(xiàn)的，速度給定公式。式中：v1為機前推床速度實際值；磯為機后推床速度給定；VO為PID控制器的輸出；△S為機前機后推床位置差。

同步調(diào)節(jié)后實際工作波形如圖4所示。PLC控制器將速度給定值口：傳到速度控制裝置SC中。并且推床驅(qū)動電機后所安裝的增量式編碼器信號直接輸入傳動全數(shù)字裝置，從而實現(xiàn)電機速度的閉環(huán)控制。最終實現(xiàn)推床的位置同步功能。

2.2 推床力矩控制方案

在孔型軋制的整個過程中，因為換孔操作，矯直操作和軋件送入孔型都在機前操作，所以對于機前傳動側(cè)推板和操作側(cè)推板在上述3種情況下所受到的力是不同的，因此要進行推板電機力矩大小的控制。

3 提高控制系統(tǒng)精度的方法

由上述論述可以看出，推板同步控制性能和電機力矩控制的好壞會直接影響現(xiàn)場軋制效果和成品合格率。保證推床同步控制的精度，主要依靠如下兩方面因素。

1)絕對式編碼器的選擇。絕對式編碼器可產(chǎn)生一串?dāng)?shù)據(jù)鏈，為每個軸的位置提供獨一無二的編碼數(shù)字值。該應(yīng)用現(xiàn)場選擇了精度較高的絕對值式編碼器。可使控制器直接讀到推床絲桿絕對位置值，經(jīng)函數(shù)運算等處理后參與系統(tǒng)同步控制。

2)推床同步調(diào)節(jié)器的設(shè)計。選用同步調(diào)節(jié)器的目的是使系統(tǒng)響應(yīng)時間短，精度高，所以如果正確選用了比例系數(shù)和積分時間，就能達(dá)到理想的效果。

4 結(jié)論

此推床控制系統(tǒng)方案已在項目中實際應(yīng)用，控制效果優(yōu)良。利用本方案后，推床的整個生產(chǎn)同步效果理想，系統(tǒng)整體響應(yīng)時間也達(dá)到軋鋼生產(chǎn)線自動生產(chǎn)的工藝要求。

本控制方案簡單、實用、可靠性高。該控制方案的成功應(yīng)用對軋鋼廠新建推床系統(tǒng)或舊設(shè)備改造，以及其他有類似機械設(shè)備控制系統(tǒng)的應(yīng)用，具有一定的參考價值。