控制在精品棒材生產(chǎn)線的應(yīng)用

于寶琨

摘要：本文主要介紹了PLC在宣鋼棒材生產(chǎn)線工藝自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，并針對(duì)在使用過程中存在的問題進(jìn)行改造，重點(diǎn)對(duì)上料區(qū)技術(shù)系統(tǒng)、冷床區(qū)和收集區(qū)小車系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，從而保障了PLC的穩(wěn)定性和可靠性。新項(xiàng)目的實(shí)施不僅節(jié)省人力物力成本，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，還提高了產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量，有效降低了設(shè)備故障率。

關(guān)鍵詞：PLC；自動(dòng)控制；抗干擾

宣鋼精品棒材生產(chǎn)線于2012投入運(yùn)行，基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)由西門子公司S7 400系列PLC和人機(jī)接口監(jiān)控系統(tǒng)（HMI）組成。PLC系統(tǒng)完成工藝控制以及部分的數(shù)據(jù)采集，而HMI系統(tǒng)完成對(duì)數(shù)據(jù)設(shè)定、監(jiān)視與歷史數(shù)據(jù)歸檔。PLC采用S7400系列，由PLC1（加熱爐區(qū)）PLC2（軋機(jī)區(qū)）PLC3（冷床區(qū)）PLC4（收集區(qū)）系統(tǒng)組成。

1 生產(chǎn)線PLC控制工藝流程

由煉鋼廠提供冷坯、熱坯，當(dāng)正常熱送熱裝時(shí)，煉鋼車間提供連鑄坯由輥道成排運(yùn)動(dòng)到車間的原料跨，經(jīng)橫移分鋼裝置分鋼后單根送至入爐輥道上。入爐輥道將鋼坯向加熱爐方向運(yùn)輸，經(jīng)設(shè)在輥道中的坯料秤稱重，自動(dòng)顯示記錄沒跟坯料中重量。坯料在裝爐輥道運(yùn)輸過程中有自動(dòng)測(cè)長(zhǎng)裝置對(duì)坯料進(jìn)行測(cè)長(zhǎng)使坯料進(jìn)入加熱爐后能準(zhǔn)確對(duì)中。對(duì)于不合格坯料有剔除裝置剔出，合格的鋼坯經(jīng)爐前輥道輸送出爐，經(jīng)過高壓水進(jìn)行除鱗后進(jìn)入粗軋機(jī)架，經(jīng)過1#剪切頭、尾后送往中軋機(jī)組，出中軋機(jī)組的軋件通過輥道進(jìn)入2#飛剪切頭尾進(jìn)入精軋機(jī)組，經(jīng)過3#倍尺飛剪剪切成倍尺并輸送至冷床。

2 棒材生產(chǎn)線在PLC運(yùn)行中的缺陷

2.1 打包機(jī)扭結(jié)差

原設(shè)計(jì)打包機(jī)打包完成后，扭結(jié)頭直著在輥道上行走，容易對(duì)引板發(fā)生掛蹭，導(dǎo)致打包線位置跑位，且對(duì)于掛環(huán)的集港材掛環(huán)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致平移鏈經(jīng)常被掛壞。且產(chǎn)品美觀度較差。

2.2 冷床區(qū)和收集區(qū)小車控制系統(tǒng)缺陷

宣鋼棒材生產(chǎn)線的冷床區(qū)的輸出運(yùn)料小車以及收集區(qū)的移鋼臺(tái)架小車的位置控制主要依靠編碼器控制，但在現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)電磁干擾的影響下，編碼器無(wú)法正常工作，頻頻報(bào)故障，制約正常生產(chǎn)。另外由于冷床區(qū)的小車是分為三段獨(dú)立的小車在同步性上很難保證，這樣經(jīng)常導(dǎo)致倍尺棒層出現(xiàn)“S”彎。既影響產(chǎn)品質(zhì)量又增加了收集難度。為了保證生產(chǎn)高效的進(jìn)行，同時(shí)減輕工人的勞動(dòng)量，小車控制系統(tǒng)的改造十分必要。

2.3 收集速度慢

冷床是棒材生產(chǎn)線收集設(shè)備，收集裙板分為高中低三個(gè)位置，當(dāng)倍尺螺紋鋼到達(dá)分鋼點(diǎn)，裙板開始動(dòng)作：低位接鋼、中位減速、高位拋鋼，冷床動(dòng)作一次，完成接鋼動(dòng)作，整個(gè)過程對(duì)生產(chǎn)節(jié)奏有著重要的影響。隨著“頭頂尾”過鋼的投入，生產(chǎn)節(jié)奏加快，第二根倍尺從裙板拋下時(shí)，冷床來得及動(dòng)作，導(dǎo)致螺紋鋼頂撞動(dòng)齒條形成亂鋼現(xiàn)象。

2.4 出爐輥道改造

出爐輥道不能連續(xù)出鋼每只鋼之間必須拉開一定的出鋼距離。這樣才能保障不會(huì)發(fā)生追尾，但是出鋼節(jié)奏較低，且由于出爐輥道經(jīng)常性的高速和低速切換，高低速之間的輥道磨損較嚴(yán)重，經(jīng)常性出現(xiàn)斷軸和燒電機(jī)現(xiàn)象。為了加快出鋼節(jié)奏，保障出爐輥道的穩(wěn)定運(yùn)行，需將出爐輥道改為頭頂尾連續(xù)過鋼。

3 解決方案

3.1 打包機(jī)后增加打包頭壓倒裝置

在每個(gè)區(qū)域的2號(hào)打包機(jī)后需增加一個(gè)壓倒裝置，將直著的打包頭壓倒，這樣既美觀，又不影響掛環(huán)，且對(duì)輥道不會(huì)產(chǎn)生掛蹭現(xiàn)象。改壓倒裝置需要一支氣缸推動(dòng)，氣缸由電磁閥控制。在改裝置前增加檢測(cè)光柵，當(dāng)鋼經(jīng)過時(shí)，光柵檢測(cè)到信號(hào)，發(fā)出命令，電磁閥動(dòng)作，壓輥壓倒鋼上，在鋼行走時(shí)，壓輥將打包頭壓倒。并修改打包機(jī)控制PLC程序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，保證打包機(jī)后的壓倒裝置正常運(yùn)行。

3.2 冷床區(qū)和收集區(qū)小車控制系統(tǒng)改造

冷床區(qū)的1#、2#、3#運(yùn)料小車在機(jī)械上連為同軸以后，并在傳動(dòng)控制中采取了主從控制。以1#運(yùn)料小車為主電機(jī)，2#、3#運(yùn)料小車為從電機(jī)，自動(dòng)化系統(tǒng)從1#運(yùn)料小車電機(jī)獲取傳動(dòng)信息并向三部車同時(shí)發(fā)出命令，這樣2#、3#運(yùn)料小車跟隨1#運(yùn)料小車運(yùn)動(dòng)。運(yùn)料小車的位置控制由編碼器控制改為光電開關(guān)，在小車的前進(jìn)位與后退安裝光電開關(guān)。在PLC系統(tǒng)中小車的前進(jìn)與后退距離不再由編碼器的脈沖來計(jì)算，而是直接由前進(jìn)位與后退位的光電開關(guān)來控制，通過程序延時(shí)在光電開關(guān)位置前自動(dòng)減速，慢速運(yùn)行到光電開關(guān)處停車，極限位的行程開關(guān)信號(hào)用于極限保護(hù)。收集區(qū)的移鋼臺(tái)架小車與冷床區(qū)的運(yùn)料小車存在相似的問題，于是基本上采用了同樣的改造方案，在PLC系統(tǒng)里將小車由編碼器控制改為光電開關(guān)控制，同樣在前進(jìn)與后退位加裝光電開關(guān)，極限保護(hù)由極限位的行程開關(guān)負(fù)責(zé)，大大提高了設(shè)備的穩(wěn)定性。

3.3 改進(jìn)冷床動(dòng)齒程序提高收集速度

通過反復(fù)觀察現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，翻看冷床動(dòng)齒程序，將原程序中的裙板由低位到高位的時(shí)間參數(shù)進(jìn)行了重新計(jì)算并加上了延時(shí)功能，修改后冷床接鋼情況大有改善，技術(shù)人員又將延時(shí)的控制點(diǎn)，做到了Wincc畫面上，操作工根據(jù)不同規(guī)格不同鋼種的工況，進(jìn)行拋鋼時(shí)間的修正，滿足生產(chǎn)需求。

3.4 出爐輥道實(shí)現(xiàn)頭頂尾出鋼

要想實(shí)現(xiàn)頭頂尾連續(xù)出鋼，必須保證1架始終在咬鋼狀態(tài)，而又得保證鋼坯出二架與一架拉開距離，不會(huì)發(fā)生追尾事故，所以，必須在1架剛咬鋼的瞬間1架的速度大幅下降，而進(jìn)入二架后逐漸恢復(fù)，這樣既能保障連續(xù)咬鋼又能保障與2架速度的匹配。從而能將鋼坯在二架與一架之間分開。所以需要按照鋼坯長(zhǎng)度，即在離1架11.9米處安裝熱檢一個(gè)，保障1架能夠知道何時(shí)是咬鋼降速階段。程序優(yōu)化后，具體的控制邏輯為：首架軋機(jī)咬入鋼后，開始降速，降速比例為 0.7，持續(xù)時(shí)間為3.5秒，目的是使鋼在1架和2架軋機(jī)之間分開，實(shí)現(xiàn)兩根鋼坯頭頂尾咬入軋機(jī)，從而達(dá)到提高生產(chǎn)節(jié)奏的目的。對(duì)頭頂尾程序優(yōu)化修改后，消除了鋼坯在粗軋分不開而造成的堆鋼故障，保障了生產(chǎn)的順利進(jìn)行，大幅度提高了生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)奏，為公司實(shí)現(xiàn)了增收創(chuàng)效。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，只有不斷的改進(jìn)與優(yōu)化才能使整個(gè)PLC系統(tǒng)逐漸完善，滿足快節(jié)奏的生產(chǎn)需要。