专利名称：一种淬火机水冷过程控制方法
技术领域：
本发明属于淬火控制技术领域，特别是提供了一种淬火机水冷过程控制方法，应 用于淬火机水冷过程控制。特别涉及辊压式连续冷却淬火机的高、低压段喷水控制， 通过细化跟踪钢板到低压区3段的每一段，进而实现对应段各水线快切阀精确的开关 控制，最终极大地缓解了钢板低速淬火时低压段供水不足，压力持续下降、影响淬火 钢板表面质量的问题。
背景技术：
淬火机水系统通常是由高位水箱、回水池、管路、补水泵组及加压泵组组成，供 淬火机完成淬火过程的连续喷水冷却，保证工艺要求的水量和喷射压力。目前，国内 先进的辊压式淬火机大多是由德国LOI公司引进的，该类淬火机一般20米左右，喷水 集管分为高压区(喷射时水压8bar)、低压区(喷射时水压4bar)，高压区一般分为20 个分区，由流量计、压力表控制各分区水流量及压力，钢板淬火前，各区要先进行流 量调节，使流量达到工艺要求的范围，低压区一般分为2-3段，通过控制阀门开度控 制水量，淬火前先根据工艺设定粗调阀门开度，再打开阀门喷水进行精细调整。淬火 时，钢板以设定的速度通过各水区完成淬火过程，通过调整高压区流量、低压区阀门 开度、辊速调整的冷却速度。
目前公知的淬火机的顺序控制步骤为钢板出热处理炉前，淬火机的高压段和低 压段调节阀粗调阀位到设定阀位，然后高压段和低压段快切阀同时打开依据流量计进 行水量精细调整，接着钢板出炉进入淬火机进行淬火处理，钢板尾部出高压段高压段 快切阀关闭，钢板尾部出低压段低压段快切阔关闭。
然而由于淬火机的低压区分为3段，3段总长度接近高压区长度的4倍，这样在为 了保证厚板淬透性而进行低速淬火时，就会造成低压区开阀过早、喷水时间过长，但 低压区喷水的整体利用率过低的情况。同时为了抑制厚板表面返红，低压区喷水流量 设定偏大，这样长时间喷水后会破坏水塔的供水平衡，使水塔水位急剧降低，导致低 压区水压力不稳定且持续下降，最终由于钢板冷却时水量不均，对钢板表面质量造成 恶劣影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种淬火机水冷过程控制方法，解决了现有的淬火机在厚 板低速淬火时，由于低压区开阀过早、喷水流量设定偏大、喷水时间过长，破坏水塔 供水平衡后导致低压区水压不稳且持续下降，最终严重影响淬火钢板表面质量的问题。
基于西门子S7-400PLC构建的自动化网络，硬件方面增加一个DP-DP耦合器，并 将它通过DP网络中继器的空闲通道连入PROFIBUS-DP网络，接着在STEP7软件中 分别打开跟踪PLC程序和淬火PLC程序，分别修改两个程序的"硬件配置"，对应真 实的网络连接，分别在程序中原有的PROFIBUS-DP网络上插入一个DP-DP耦合器块， 并分别给两个程序中的该模块分配网络地址，两个网络地址要对应到真实硬件的拨码 开关所设置的地址。以上的设置专门用于钢板跟踪PLC与淬火PLC之间的信号交换。接着在跟踪PLC和淬火机PLC程序中各建立3个布尔型变量，内容均为"低压区1段 喷嘴开"(即变量值为1控制喷嘴开，变量值为O控制喷嘴关)、"低压区2段喷嘴开"、 "低压区3段喷嘴开"。对于跟踪PLC，这3个开关变量是输出变量；对于淬火PLC， 这3个开关变量是输入变量。这三个开关变量的开关状态通过DP-DP耦合器模块由钢 板跟踪PLC发给淬火机PLC，用于在钢板跟踪PLC程序限定的条件满足时(即钢板到 达设定位置)，控制淬火机打开对应低压区段的快切阀。在充分考虑钢板跟踪的精度， 并现场测量低压区各段的起始、终止位置后，在跟踪程序的程序功能块中做了如下限 定
炉门抬起，钢板头部出炉前，只开高压区快切阀； 钢板头部进入高压区中部，开低压区1段快切阀；
钢板头部进入低压区1段中部，开低压区2段快切阀； 钢板头部进入低压区2段中部，开低压区3段快切阀； 钢板尾部出高压区，关高压区快切阀； 钢板尾部进入低压区2段中部，关低压区1段快切阀； 钢板尾部进入低压区3段中部，关低压区2段快切阀； 钢板尾部出低压区3段，关低压区3段快切阈。
同时通过修改程序设定，在操作界面上增加了钢板出高压段后的速度设定通过
在WINCC服务器运行工程中编辑淬火主界面，增加勾选确认框(对应跟踪程序中的
变量，为1时即确认手动输入速度有效)和速度输入框(对应跟踪程序中的变量，即 操作工手动输入的速度)，同时连接到对应的变量。
这样根据工艺要求，操作工可以在淬火机操作主界面中增加的输入框内，手工提 前输入速度设定值，即可以单独设定钢板出高压区后的速度，实现高压区低速淬火， 低压区辊道提速进行钢板冷却的功能。
淬火机进行厚板低速淬火时，低压区的快切阀在钢板到达预设定位置时才执行相 应的开启和关闭，极大缓解了水塔供水的压力。在钢板进入高压区淬火的过程中，高
压区各水线流量稳定在工艺设定的流量，压力稳定在8bar，达到很好的淬火效果；钢 板进入低压区冷却降温的过程中，低压区水压力稳定在4.7bar,相比之前(压力持续下 降到0.9bar)的冷却效果明显好转。在增加了出高压区辊道提速的功能后，低压区可以 对辊道速度进行调整，在缓解水塔供水压力的同时还提高了淬火板生产率。
图1是增加一个DP-DP耦合器后的PLC自动化网络图。其中，钢板跟踪PLC1、淬 火机PLC2、 DP网络中继器3、新增加的DP-DP耦合器4、 DP网络中继器5。
图2是程序方面修改后的功能流程图。外部粗线框为硬件部分，包括PLC、 DP-DP 耦合器、计算机操作界面以及PLC控制的现场设备(辊道变频器组、调节阀、ET站及 其下一级的光栅和快切阀)。外层粗线框内包含的细线框，是经过修改的PLC程序功 能块、增加的主要连锁点和修改后的WINCC工程。线框间不带箭头的连接线，包括 profibus-dp网线，用于plc和现场总线设备之间进行数据交换；还包括以太网用双绞线， 用于plc和计算机之间的数据交换。带双箭头的连接线是信号输入输出，是通过硬件设备之间的网线传输的。
具体实施例方式
图l、图2为本发明的一种实施方式。
如图1所示，增加一个DP-DP耦合器4，将它通过图1中的DP网络中继器3和 DP网络中继器5的空闲通道连入PROFIBUS-DP网络，使图1中的钢板跟踪PLC1和 淬火机PLC2可以进行数据交换。
图2是程序方面修改后的功能流程图。外部粗线框为硬件部分，包括PLC、 DP-DP 耦合器、计算机操作界面以及PLC控制的现场设备(辊道变频器组、调节阀、ET站及 其下一级的光栅和快切阀)。外层粗线框内包含的细线框，是经过修改的PLC程序功 能块、增加的主要连锁点和修改后的WINCC工程。线框间不带箭头的连接线，包括 profibus-dp网线，用于pic和现场总线设备之间进行数据交换；还包括以太网用双绞线， 用于plc和计算机之间的数据交换。带双箭头的连接线是信号输入输出，是通过硬件设 备之间的网线传输的。
如图2所示，在上位机上用西门子st印7软件通过硬件配置好DP-DP耦合器的地 址，同时配置好该耦合器的输入输出点，即在跟踪PLC和淬火机PLC程序中各建立3 个开关变量，含义均为"低压区1段喷嘴开"、"低压区2段喷嘴开"、"低压区3段喷 嘴开"。
接着，如图2所示，修改跟踪PLC程序，修改FC1007功能块(Plateloop),目的 是进行"低压区1段喷嘴开"、"低压区2段喷嘴开"、"低压区3段喷嘴开"三个开关 变量的初始化并规定开阀关阀的条件。
接着，如图2所示，修改淬火机PLC程序，在FC270功能块(Quette)内将"低 压区1段喷嘴开"、"低压区2段喷嘴开"、"低压区3段喷嘴开"(即变量值为1控制喷 嘴开，变量值为0控制喷嘴关)和跟踪PLC的控制统一起来，控制如图2中现场快切 阀的开阀关阀动作。
同时，如图2所示，为了保证在开阀精调各水线水量时，只开高压段不开低压段， 修改淬火PLC程序中的FC280功能块(Water on/off)，增加连锁点，即到开始淬火时 (淬火步骤第10步)才有低压段开阀信号使能。
然后，如图2所示，为了实现钢板出高压区后可按操作工预先输入的速度提速出 淬火机，修改跟踪PLC程序的FC1010功能块(QS scanner),增加勾选确认和速度输 入两个变量。
接着，如图2所示，在WINCC工程中的变量管理中增加两个变量，对应上跟踪 PLC程序FC1010功能块(QS scanner)中新建立的两个变量。在图形编辑器中编辑淬 火主界面，增加勾选确认框(对应跟踪程序中的勾选确认变量，为1时即确认手动输 入速度有效)和速度输入框(对应跟踪程序中的速度输入变量，即操作工手动输入的 速度)，同时连接到跟踪PLC程序的FC1010功能块(QS scanner)中对应的变量。
最后，保存编译修改后的PLC程序和WINCC工程，进行设备调试。
权利要求
1、一种淬火机水冷过程控制方法，其特征在于，基于西门子S7-400PLC构建的自动化网络，硬件方面增加一个DP-DP耦合器，并将它通过DP网络中继器的空闲通道连入PROFIBUS-DP网络，接着在STEP7软件中分别打开跟踪PLC程序和淬火PLC程序，分别修改两个程序的“硬件配置”，对应真实的网络连接，分别在程序中原有的PROFIBUS-DP网络上插入一个DP-DP耦合器块，并分别给两个程序中的该模块分配网络地址，两个网络地址要对应到真实硬件的拨码开关所设置的地址；以上的设置专门用于钢板跟踪PLC与淬火PLC之间的信号交换；接着在跟踪PLC和淬火机PLC程序中各建立3个布尔型变量，内容均为“低压区1段喷嘴开”，变量值为1控制喷嘴开，变量值为0控制喷嘴关；“低压区2段喷嘴开”、“低压区3段喷嘴开”；对于跟踪PLC，这3个开关变量是输出变量；对于淬火PLC，这3个开关变量是输入变量；这三个开关变量的开关状态通过DP-DP耦合器模块由钢板跟踪PLC发给淬火机PLC，用于在钢板跟踪PLC程序限定的条件满足时，控制淬火机打开对应低压区段的快切阀；同时通过修改程序设定，在操作界面上增加了钢板出高压段后的速度设定通过在WINCC服务器运行工程中编辑淬火主界面，增加勾选确认框和速度输入框，同时连接到对应的变量；这样根据工艺要求，操作工可以在淬火机操作主界面中增加的输入框内，手工提前输入速度设定值，单独设定钢板出高压区后的速度，实现高压区低速淬火，低压区辊道提速进行钢板冷却的功能。
2、 根据权利要求所述的方法，其特征在于，在考虑钢板跟踪的精度，并现场测量低压区各段的起始、终止位置后，在跟踪程序的程序功能块中做了如下限定.-炉门抬起，钢板头部出炉前，只开高压区快切阀；钢板头部进入高压区中部，开低压区l段快切阀；钢板头部进入低压区1段中部，开低压区2段快切阀；钢板头部进入低压区2段中部，开低压区3段快切阀；钢板尾部出高压区，关高压区快切阀；钢板尾部进入低压区2段中部，关低压区1段快切阀；钢板尾部进入低压区3段中部，关低压区2段快切阀；钢板尾部出低压区3段，关低压区3段快切阀。
3、 根据权利要求所述的方法，其特征在于，所述的勾选确认框对应跟踪程序中的变量，为1时确认手动输入速度有效；速度输入框对应跟踪程序中的变量为操作工手动输入的速度。
全文摘要
一种淬火机水冷过程控制方法，属于淬火控制技术领域。基于西门子S7-400PLC构建的自动化网络，硬件方面增加一个DP-DP耦合器，并将它通过DP网络中继器的空闲通道连入PROFIBUS-DP网络，接着在PLC程序中进行相应的硬件配置，用于钢板跟踪PLC与淬火PLC之间的信号交换；在跟踪PLC和淬火机PLC程序中各建立3个开关变量，对于跟踪PLC，这3个开关变量是输出变量；对于淬火PLC，这3个开关变量是输入变量；这三个开关变量的开关状态通过DP-DP耦合器模块由钢板跟踪PLC发给淬火机PLC，控制淬火机打开对应低压区段的快切阀。应用于淬火机水冷过程控制，极大地缓解了钢板低速淬火时低压段供水不足，压力持续下降、影响淬火钢板表面质量的问题。
文档编号C21D1/18GK101603120SQ20091008813
公开日2009年12月16日 申请日期2009年7月3日 优先权日2009年7月3日
发明者丁志勇, 刘晓辉, 强 张, 普 王, 田士平, 邱志宏, 闫志平 申请人:秦皇岛首秦金属材料有限公司;首钢总公司