关键字：宝钢、数控、改造
1磨床数控系统改造的原因
随着轧钢技术的不断改进和发展，对轧辊加工提出了一系列技术上的要求：
①更加复杂的轧辊辊型（CVC、多元轧辊）；
②更小的轧辊辊型偏差和偏心度、圆度及锥度偏差；
③更快的磨削速度和效率；
④适应于更多的轧辊材质，应用范围更广；
同时，磨辊间的发展对轧辊磨床也有新的要求：
①提高劳动生产率，减少人员投入；
②提高磨床的使用寿命；
③更高的轧辊检测要求和足够大的检测数据的存储能力
宝钢2050热轧轧辊磨床是20世纪80年代从德国进口的，其数控系统主要采用分立插件板计算机、PLC采用西门子S5-130，并且通过点对点连接的方式进行信号传送。由于计算机硬件及软件的限制，使得该磨床自动化水平较差，并存在以下问题：
（1）磨削后的轧辊辊型偏差大，严重制约了热轧板的板形质量和凸度指标的进一步提高。
轧辊辊型偏差指实际辊型与设定辊型的差值。由于轧辊是轧钢过程中钢板主要的变形工具，随着用户对钢板尺寸精度要求越来越高，特别是对钢板平直度要求小于50µ，而目前轧辊磨床磨削辊型偏差大，基本在100µ左右。由于磨床磨削辊型偏差已大于钢板板形精度要求，故严重制约了热轧板的板形质量和凸度指标的进一步提高，更无法适应日后大量双高产品对轧辊精度的要求，使宝钢的国际竞争力处于落后地位。
（2）磨削效率低下
由于磨床校准轧辊中心时间较长，程序中也无补偿功能，因此磨削时间长，效率低下。目前2050热轧磨削平均每根需45～60分钟，而同样1580热轧平均每根只需25～40分钟。由于磨削效率低，同样要磨削到规定的精度所需要的磨削道次就多，轧辊的损耗及砂轮的损耗都相对较大，影响到辊耗的进一步降低。同时，为保证轧线正常供应合格的轧辊，必须保证轧辊足够的周转量。如能提高磨床磨削效率，则能减少轧辊周转量。
（3）自动控制水平落后，严重制约了磨辊间劳动生产率的提高
在操作性能方面，该系统操作界面差，无法进行图形显示，操作工不能随时察看园度、磨削偏差等曲线，同时不能预见磨削效果。磨削程序未采用模块化设计，无法实现自由编程。硬件设计时无扩展功能，不能联网通讯，也不能实现磨床集中控制，严重制约了磨辊间劳动生产率的提高。
（4）磨床控制系统和传动系统结构复杂，故障率高。
磨床采用直流传动系统，设备的稳定性和维护性差，影响磨床作业率的提高和维护成本的降低。直流电机中碳刷需经常维护保养，如维护不及时就会造成故障。
CNC系统插件板采用的是分立元件，和PLC之间采用点对点通讯，PLC和现场元件之间也是采用点对点通讯，故电缆量大，故障率高，且故障查找和处理难度较大。
（5）备品备件采购难、费用高
由于电气技术发展很快，很多电气备件难以采购或采购费用很高。目前磨床上许多电气设备存在老化现象，要保证磨床的较高功能投入率和精度，就需投入大量的备品备件费和维修费。且随着磨床的进一步老化，投入费用将进一步提高。
由于以上原因，原磨床数控系统已无法满足轧钢和磨辊间的要求，为确保热轧产品表面质量和提高劳动生产率，决定对磨床数控系统进行改造。
2磨床数控系统改造的目标
根据轧钢和磨辊间的需求，本次改造的目标是：
①确保磨削后的轧辊辊型偏差小于±10µ，满足轧钢板形控制的要求
通过改造，确保磨削后的轧辊辊型偏差小于±10µ，满足轧钢板性控制的要求，确保热轧板的板形质量和凸度指标的进一步提高，为日后大量双高产品打下基础。
②磨削效率提高30%以上
通过在程序中加入各类补偿功能，使磨削时间由原来平均每根45～60分钟降低到平均每根25～40分钟，降低轧辊周转量。
③大幅提高自动控制水平，通过联网和集中监控，提高磨辊间劳动生产率
在操作性能方面，实现图形显示，磨削程序采用模块化设计，实现自由编程。通过联网通讯实现磨床集中控制，提高磨辊间劳动生产率。
④简化磨床控制系统和传动系统结构，降低故障率。
通过采用交流传动系统，提高设备的稳定性，减少维护量和维护成本。
采用工业PC替代CNC，和PLC之间采用Profibus通讯，PLC和现场元件之间也是采用Profibus通讯，减少电缆量，降低故障率，提高诊断功能。
⑤解决备品备件采购难、费用高问题
通过采用标准的工业PC和西门子PLC产品，使得备品备件采购得到保障，备品备件费用得到大幅下降。
3磨床数控系统改造内容
3.1CNC、PLC的改造
针对目前落后的CNC系统（8088和8086水平）和PLC系统（S5－135U），改造后控制系统全面升级，更新换代，达到目前的先进水平。
新的系统投入后，磨床可实现全自动磨削，操作工可在控制室内操作和监控磨床，轧辊磨削数据可按要求进行存储和打印，实现信息共享。
3.2传动控制系统改造
目前2050热轧磨辊间磨床的主轴电机和砂轮电机均为直流电机，其控制系统均为Siemens直流模拟控制系统。由于直流电机价格昂贵，维护困难，随着交流调速技术的日益成熟和完善，交流调速取代直流调速已成为一种必然趋势。本工程拟将工作辊磨床的直流电机改为交流电机。工作辊磨床更换下来的直流电机可用作万能磨床电机的备件。
改造后的交流电机，其传动控制系统均作改造，均由全数字化组件构成。全数字控制系统性能好、可靠性高，可满足高动态品质、高调速精度的要求。对传动系统的控制可采用灵活多样的软件模块，以满足各种不同控制的要求，并具备调速系统最佳控制性能的自动优化功能。全数字装置还提供对系统完备的监控保护和故障自诊断功能。同时拥有多种方便快捷的通讯联网形式，可以与自动化系统联网通讯，进行参数的设定和信息的交换。传动控制装置与磨床控制系统之间拟采用现场总线方式连接，实现数字控制，以减少控制电缆的数量并提高可靠性。
3.3磨床测量臂的更换
2050热轧磨床测量臂的更新改造。由于磨床的测量臂已使用了多年，传感器的精度低，测量支座的旋转接触面磨损严重，其精度已不能满足目前轧辊高精度测量的要求。由于作为控制的一个重要环节，测量结果将反馈到数控系统中参与运算，且精度要求达到1µ，所以必须更换磨床的测量臂，提高磨床的测量精度，才能保证改造后磨床磨削精度。
3.4磨床导轨及移动部件的精度恢复
由于2050热轧轧辊磨床经多年使用，其导轨等活动部件均有不同程度的磨损。从而降低了机床的整体精度。要对磨床进行改造，必须对磨床的导轨及移动部件的精度进行恢复。
参考文献：
[1]蔡燕琴.数控系统的发展方向.机械制造与自动化.2006.
[2]吴敏镜.现代数控机床的特点和发展趋势.新技术新工艺.1996（3）：19~21.