一、前言
圖一 系統(tǒng)結構
三輥軋管機軋制的鋼管精度高（其外徑公差為 ±0.5%，壁厚公差為 ±5%），軋制節(jié)奏快（max 2.5 支/min），投資較連軋管機少，所以,該機具有很強的技術和經(jīng)濟優(yōu)勢，非常適合國內(nèi)外眾多中小型無縫鋼管企業(yè)新建或改造的需要。壓下裝置是三輥軋管機的 主要機構，在軋制不同規(guī)格鋼管時，壓下裝置可調(diào)整軋輥壓下量，得到工藝要求的軋輥位置及輾軋角，并顯示壓下量的數(shù)據(jù)。三輥軋管機有三個軋輥，三個軋輥構成 毛管變形所需的孔型。每個軋輥有一套壓下裝置，三輥軋機共有三套壓下裝置。目前，三輥軋管機壓下裝置通常采用一個PLC集中控制，到現(xiàn)場操作點都用電纜連 接。調(diào)整時手動操作，人工檢測壓下量，調(diào)整時間長，精度低，影響生產(chǎn)效率和鋼管質(zhì)量。因此，采用壓下裝置自動調(diào)整技術減少調(diào)整時間及提高調(diào)整精度是十分必 要的。
二、壓下裝置的組成
壓下裝置的機械部分由壓下電動機、渦輪減速機、壓下絲桿等組成。電控系統(tǒng)在分析多家自動化產(chǎn)品的性能 和價格基礎上，經(jīng)過反復論證，決定使用性價比優(yōu)的羅克韋爾自動化公司自動化集成架構產(chǎn)品。其方案為，A-B Controllogix系列作為主PLC，進行邏輯運算和控制；現(xiàn)場操作臺采用FlexLogix系列作為遠程I/O，編碼器信號進入現(xiàn)場操作臺；主操 作臺的監(jiān)控系統(tǒng)采用A-B人機接口PanelView，實現(xiàn)數(shù)據(jù)設定、數(shù)據(jù)顯示等，通過ControlNet網(wǎng)連接起來；壓下調(diào)整采用帶內(nèi)制動的交流電動 機傳動，通過行程檢測光電編碼器和相應的計數(shù)控制器構成位置控制系統(tǒng)，傳動裝置采用A-B 1336系列變頻器；。調(diào)整壓下裝置時，按工藝要求，在PanelView上設定需要的壓下量數(shù)據(jù)，壓下電動機通過蝸輪減速機驅(qū)動壓下絲桿的快速升降，慢 速壓下。慢速壓下用于軋輥精確定位。編碼器檢測壓下位置的數(shù)據(jù)并反饋到現(xiàn)場操作臺，實現(xiàn)軋輥壓下量的調(diào)整，達到工藝要求後自動停止。根據(jù)工藝需要，可單獨 或集中進行三個軋輥的壓下量的調(diào)整，靈活性較大。這樣，采用壓下裝置自動調(diào)整技術，完成軋輥壓下量調(diào)整的自動控制，極大減少調(diào)整時間和復雜的調(diào)整工作，提 高三輥軋管機生產(chǎn)率和產(chǎn)品精度。
三、壓下裝置自動控制技術
圖二 監(jiān)控畫面
軋管機主PLC選用Controllogix系列，PLC機架為A13，CPU為L55M13，它是 生產(chǎn)過程的控制核心。主PLC通過1756-CNB ControlNet通訊模塊與下設子站進行通訊，子站選用FlexLogix系列，通過1794-ACN15通訊模塊,1786-TPS網(wǎng)絡分支器與主 站聯(lián)接起來。壓下調(diào)整電機采用帶內(nèi)制動的交流電機傳動, 傳動裝置采用A-B 1336系列變頻器,電機的輸出軸通過鏈輪與光電編碼器相連接,編碼器信號進入現(xiàn)場操作臺的高速計數(shù)模塊,進行位置檢測,其邏輯運算在主PLC內(nèi)完成;在 主操作臺上設有A-B PanelView,通過其完成對軋輥壓下量的自動調(diào)整。其系統(tǒng)結構如圖一：
軋輥自動壓下調(diào)整是調(diào)整軋輥的壓下量。其工藝調(diào)整過程：先用標準棒找到三個軋輥的零位，編碼器清零， 使六個編碼器處于零位；此時，按照標準棒的直徑在PanelView上設定標定值，這時編碼器的實際位置就是標定值，以后的調(diào)整就是在此基礎上進行，這時 軋輥的調(diào)零完成。壓下調(diào)整時, 在PanelView上設定目標值即實際的壓下量,按下啟動鍵,進行自動調(diào)整,到達設定位置自動停止,此時各電機的實際壓下量在PanelView上顯 示，其操作界面如圖二。
自動調(diào)整的有兩種工況：成組和整體。整體是三套壓下裝置同時調(diào)整；成組是壓下裝置的入口壓下電機和出口壓下電機分別調(diào)整。其工藝流程如圖三：
圖三 工藝流程
編碼器信號進入現(xiàn)場操作臺遠程I/O的1794-VSHC高速計數(shù)模塊，高速計數(shù)模塊采集編碼器的脈 沖數(shù)，其通過ControlNet網(wǎng)傳到主PLC上，在主PLC里將脈沖數(shù)變成實際壓下量，實際壓下量與標定值進行比較，比較后的輸出值大于B1時，電機 高速運行；輸出小于B1時，電機低速運行，便于精確定位；當比較值小于A1時，輸出為零，電機停止，精確定位。
四、結束語
由羅克韋爾自動化公司集成架構產(chǎn)品組成的壓下裝置自動調(diào)整技術,實現(xiàn)了軋輥壓下快速和精確自動調(diào)整。 該技術已應用在湖南某鋼管企業(yè)的三輥軋管機技術改造項目中，在時間緊任務重的情況下，僅用幾天時間就調(diào)試成功，其軋輥壓下精度達到0.2mm，滿足了工藝 要求。為整個系統(tǒng)的調(diào)試節(jié)省了時間。該企業(yè)的三輥軋管機組從熱負荷試車成功至今一直運行正常，班產(chǎn)可達1000根高質(zhì)量的無縫鋼管，為企業(yè)創(chuàng)造很大的經(jīng)濟 效益。
通過對三輥軋管機壓下裝置自動調(diào)整技術的調(diào)試，對羅克韋爾自動化公司集成架構產(chǎn)品有深入理解，羅克韋爾自動化公司產(chǎn)品具有功能齊全、操作簡單、使用可靠、維護方便等特點。
綜上所述，羅克韋爾自動化公司集成架構產(chǎn)品在鋼管企業(yè)惡劣條件下可靠工作，并滿足壓下裝置自動控制技術要求。
參考文獻
- Rockwell Automation. PanelView 手冊
- Rockwell Automation. Panel Builder 3.2 Programming Software
- Rockwell Automation. Controllogix Manual
作者簡介
趙鐵琳，男，工程師，現(xiàn)從事軋鋼電氣的設計和調(diào)試工作。