馬鋼CSP連鑄擺動(dòng)剪頭坯剪切控制系統(tǒng)的改造應(yīng)用

韋文郁

（馬鋼第一鋼軋總廠，安徽馬鞍山 243000）

1 引言

擺動(dòng)剪位于拉矯機(jī)與CSP 加熱爐之間，用于剪切坯頭、坯尾，并將鑄坯剪切成成品卷重量所要求的鑄坯長度。主要部件包括：固定框架、偏心軸、擺動(dòng)框架、擺動(dòng)缸、上下刀架、上下剪刃、壓下輥、水平輥、傳動(dòng)裝置、3 個(gè)入口輥、1 個(gè)出口輥。動(dòng)作時(shí)擺動(dòng)框架通過兩個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)與鑄坯保持同步，傳動(dòng)裝置由一臺(tái)電機(jī)通過飛輪、液壓離合器、液壓制動(dòng)器、減速機(jī)、齒輪聯(lián)軸器帶動(dòng)偏心軸旋轉(zhuǎn)完成鑄坯剪切。

馬鋼CSP 連鑄開澆后引錠頭牽引鑄坯向下運(yùn)行，根據(jù)跟蹤系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)完成頂彎、拉矯進(jìn)入擺動(dòng)剪，擺動(dòng)剪原有控制系統(tǒng)只能固定自動(dòng)剪切3 塊500mm 的頭坯（1.5m）后鑄坯進(jìn)入加熱爐。通常澆注供冷軋基料的C、D 級(jí)鋼系列（如：SPHC、SPHD、MAF 等鋼種）開澆第一塊鑄坯因鋼水成分不理想導(dǎo)致鑄坯的成份、質(zhì)量都不好被作為次品，所以我們希望通過改造擺動(dòng)剪控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)當(dāng)澆注SPHC、SPHD、MAF 等鋼種時(shí)可以自動(dòng)剪切8 塊500mm 的頭坯（4m）將成份不好的頭部鑄坯剪切掉以提高第一塊鑄坯的質(zhì)量，而軋制電工鋼（如：MGW1300、MGW800、MGW600 等）、熱軋商品卷（如：HQ235、SS400、SPA-H、09CuPCrNi-A 等）系列鋼種時(shí)仍剪切3 塊500mm 的頭坯，從而提高SPHC、SPHD、MAF 等鋼種的品質(zhì)和軋制成材率,提升馬鋼CSP 生產(chǎn)線的經(jīng)濟(jì)效益。

2 改造方案

首先設(shè)置兩種剪切模式即當(dāng)軋制冷軋基料的C、D 級(jí)鋼系列時(shí)剪切8 塊500mm 的頭坯而軋制電工鋼、熱軋商品卷系列時(shí)仍然剪切3 塊500mm 的頭坯，由操作工在修改后的WINCC 畫面上完成。具體操作如下：

2.1 剪切三塊頭坯

點(diǎn)開HMI 擺剪畫面，在Head Cut Length 選擇中將Head Cut No.1-3 設(shè)置為50 cm 其余選項(xiàng)設(shè)為零即可。

2.2 剪切八塊頭坯

點(diǎn)開HMI 擺剪畫面，在Head Cut Length 選擇中將Head Cut No.1-3 設(shè)置為50 cm 同時(shí)將Head Cut No.4-8 設(shè)置為51 cm 即可。

3 控制系統(tǒng)改造

圖1 擺動(dòng)剪簡圖

控制系統(tǒng)的改造包括PCS7 控制系統(tǒng)改造、WINCC 監(jiān)控組態(tài)軟件的修改。

3.1 PCS7控制系統(tǒng)改造

西門子SIMATIC PCS7 系統(tǒng)是典型的分布式控制系統(tǒng)（DCS），采用了流行的局域網(wǎng)編程控制器和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。整個(gè)系統(tǒng)由大量的西門子硬件組件構(gòu)成，包括自動(dòng)化儀表、執(zhí)行器、模擬式和數(shù)字式模塊、通訊處理器、工程師站，以及操作站等。馬鋼CSP連鑄采用的編程軟件為STEP 7 編程軟件。STEP7是用于對(duì)SIMATIC 可編程邏輯控制器進(jìn)行組態(tài)和編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包，是SIMATIC 工業(yè)軟件的組成部分，具有硬件配置和參數(shù)設(shè)置、通訊組態(tài)、編程、測(cè)試、啟動(dòng)和維護(hù)、文件建檔、運(yùn)行和診斷等功能。

我們按照制定的頭坯剪切改造方案對(duì)STEP 7程序進(jìn)行了仔細(xì)的研究和分析發(fā)現(xiàn)原有程序在剪切模塊FC 1348 (LMS PENDULUM SHEAR) 中調(diào)用FC1645 并將WINCC 畫面中設(shè)定的三塊頭坯剪切長度通過數(shù)據(jù)塊DB654 賦值給FC1645 中定義的輸入、輸出變量，在FC1645 中完成頭坯剪切動(dòng)作。FC1645 在STEP 7 程序中被定義為被保護(hù)功能塊無法對(duì)其內(nèi)部語句表進(jìn)行修改，所以我們決定重新編寫FC1645 功能塊以實(shí)現(xiàn)頭坯剪切改造目標(biāo)。

首先我們重新定義FC1645 模塊輸入、輸出變量，設(shè)定了第1 塊到第8 塊頭坯剪切長度的變量,如圖2。其后我們根據(jù)改造要求編制頭坯剪切程序，程序總體設(shè)計(jì)思路是先設(shè)置頭坯剪切模式狀態(tài)位和1到8 塊頭坯是否剪切的標(biāo)志位并對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行判斷，再根據(jù)剪切動(dòng)作信號(hào)依次讀入1 到8 塊頭坯的剪切長度（操作方在HMI 設(shè)置）并對(duì)讀入的剪切長度數(shù)值進(jìn)行比較如輸入數(shù)值為“0”則不進(jìn)行剪切（以實(shí)現(xiàn)3 塊頭坯或8 塊頭坯的模式切換），然后將讀入的剪切長度進(jìn)行數(shù)據(jù)規(guī)格化處理寫入設(shè)定剪切長度（#slen），完成頭坯剪切后退出頭坯剪切模式進(jìn)入正常澆注剪切模式。

圖2 第1塊到第8塊頭坯剪切長度的變量圖

模塊FC1645 編制完成后，模塊FC1348 對(duì)其調(diào)用的模塊FC1645 進(jìn)行更新操作后，重新對(duì)新增輸入、輸出變量進(jìn)行賦值

3.2 WINCC監(jiān)控組態(tài)軟件的修改

西門子公司的WINCC 是 Windows Control Center（視窗控制中心）的簡稱。它集成了SCADA、組態(tài)、腳本語言和OPC 等先進(jìn)技術(shù)為用戶提供了Windows 操作系統(tǒng)環(huán)境下使用各種通用軟件的功能，WINCC 運(yùn)行于個(gè)人計(jì)算機(jī)環(huán)境下，可與各種自動(dòng)化設(shè)備及控制軟件集成，具有豐富的設(shè)置項(xiàng)目，用戶可在其友好的界面下組態(tài)、編程和數(shù)據(jù)管理，形成所需要的操作畫面、監(jiān)視畫面、控制畫面、報(bào)警畫面實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線、歷史趨勢(shì)曲線。

首先對(duì)WINCC 操作畫面進(jìn)行了修改以下是修改前及修改后的操作界面如圖3。

圖3 修改前后操作界面

然后我們通過修改通訊協(xié)議確認(rèn)了新增變量的地址，建立了新增標(biāo)簽變量與STEP7 中頭坯剪切長度等變量的鏈接。使用C 語言進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)其對(duì)應(yīng)的功能。

4 實(shí)際使用效果分析

擺動(dòng)剪控制系統(tǒng)改造完成后我們分別在連鑄A、B 兩條連鑄機(jī)上進(jìn)行了模擬及熱負(fù)荷試車，對(duì)擺動(dòng)剪在兩種剪切模式下的動(dòng)作及WINCC 監(jiān)控畫面上數(shù)據(jù)輸入、狀態(tài)監(jiān)控作了測(cè)試，動(dòng)作正常，效果良好，達(dá)到了我們的設(shè)計(jì)要求。

下面是通過EDSA 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（中央測(cè)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)EDAS，支持不同信號(hào)記錄，信號(hào)結(jié)構(gòu)由DAQ 服務(wù)器管理并可用DAQ 組態(tài)軟件修改）記錄得到兩種模式下擺動(dòng)剪的動(dòng)作如圖4～5。

圖4 剪切3塊頭坯模式

圖5 剪切8塊頭坯模式

5 總結(jié)

經(jīng)過一個(gè)月左右的使用，連鑄操作方反映HMI畫面操作方便，供冷軋基料的C、D 級(jí)鋼系列（如：SPHC、SPHD、MAF 等）鋼種軋制成材率明顯提升，收到了很好效果。為我廠產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益的提升打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。