探討中厚板軋機(jī)電控系統(tǒng)中PLC技術(shù)的應(yīng)用

王 極

（河鋼唐鋼中厚板材有限公司，河北 唐山 063000）

計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的應(yīng)用為鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)提供了巨大的支撐作用，在冶金生產(chǎn)流程中合理應(yīng)用信息處理技術(shù)，可以起到提高生產(chǎn)效率、保證生產(chǎn)安全、提高產(chǎn)品質(zhì)量的作用。其中又以PLC 技術(shù)（可編程邏輯控制系統(tǒng)）的應(yīng)用最為廣泛，其不僅具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，而且還具有編程直觀、功能全面、適用范圍廣、接口豐富等實(shí)際應(yīng)用方面的優(yōu)勢(shì)，其在冶金軋鋼設(shè)備電控系統(tǒng)中合理應(yīng)用是促進(jìn)冶金行業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展的重要保障。

1 應(yīng)用PLC 技術(shù)的重要性

冶金工業(yè)是國(guó)家工業(yè)體系的基礎(chǔ)，在國(guó)家的發(fā)展過(guò)程中有著十分重要的戰(zhàn)略性作用，我國(guó)作為工業(yè)大國(guó)，尤其是在產(chǎn)業(yè)升級(jí)的大背景下，提高冶金工業(yè)整體水平，對(duì)于我國(guó)的發(fā)展有著十分重要的作用。結(jié)合當(dāng)前冶金行業(yè)的現(xiàn)狀以及未來(lái)規(guī)劃進(jìn)行分析，可以看出冶金行業(yè)在其生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)能和質(zhì)量受到多種因素的影響，其中又以設(shè)備的影響最為明顯，冶金設(shè)備在很大程度上會(huì)限制工藝的設(shè)計(jì)以及物料的加工。軋機(jī)是冶金工業(yè)中最為常見(jiàn)的加工設(shè)備之一，通過(guò)與傳動(dòng)、制動(dòng)、安全等設(shè)備的協(xié)同操作，完成軋鋼過(guò)程中最為關(guān)鍵的工作，軋機(jī)設(shè)備的應(yīng)力承載力十分復(fù)雜，一旦設(shè)計(jì)或者使用過(guò)程不合理，就會(huì)導(dǎo)致中厚板產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題（變形、開(kāi)裂、厚度不均等情況）。軋機(jī)在工作過(guò)程中需要處理多方面的工作，調(diào)整的參數(shù)十分多，且各個(gè)參數(shù)之間還存在一定耦合左右，其中構(gòu)件受力狀況、應(yīng)力范圍都是其中的重點(diǎn)內(nèi)容。通過(guò)應(yīng)用PLC 技術(shù)可以建立一套完善的可編程的邏輯控制系統(tǒng)，進(jìn)而達(dá)到降低設(shè)備體積、系統(tǒng)控制自動(dòng)化，降低故障率的目的。[1]

2 PLC 技術(shù)在中厚板軋機(jī)電控系統(tǒng)中的應(yīng)用

PLC 技術(shù)的應(yīng)用包括以下幾個(gè)方面：

2.1 PLC 技術(shù)的確定

PLC 技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用中可以系統(tǒng)性地分為以下幾個(gè)部分：基本單元、擴(kuò)散單元。其中擴(kuò)散單元又包括擴(kuò)散和特殊功能等模塊。在確定PLC 技術(shù)應(yīng)用時(shí)，需要綜合考慮控制系統(tǒng)的在生產(chǎn)流程的循環(huán)性要求。這里以特殊功能模塊來(lái)分析，其在功能層面具有輸入模擬量、高速處理信息等功能，實(shí)現(xiàn)依靠編程器電控系統(tǒng)的控制，需要對(duì)PLC 程序進(jìn)行編程，以一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)為例，其輸入60 點(diǎn)，內(nèi)存值4K。

2.2 PLC 技術(shù)結(jié)構(gòu)框架

電控系統(tǒng)中PLC 技術(shù)的輸入點(diǎn)為60，輸出信號(hào)為50，將各類傳感器與PLC 控制器電連接，將傳感器開(kāi)關(guān)作為輸入端，PLC 控制器采集傳感信息，并對(duì)其進(jìn)行分析，然后經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)好的時(shí)間、工藝順序等計(jì)算邏輯進(jìn)行調(diào)整，向設(shè)備發(fā)送動(dòng)作命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的精準(zhǔn)控制。

2.3 邏輯軟件設(shè)計(jì)

通過(guò)應(yīng)用PLC 技術(shù)還可以起到保障生產(chǎn)效率的目的，通過(guò)PLC 控制器控制變頻電控系統(tǒng)，可以滿足生產(chǎn)過(guò)程對(duì)于加速、減速、保護(hù)等諸多速度方面的需求。具體操作流程如下：首先，用兩臺(tái)并聯(lián)的直流調(diào)速裝置供電；然后，操作臺(tái)控制速度，并將信號(hào)輸送至輥道的CPU 內(nèi)，CPU 根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速。運(yùn)用DP 網(wǎng)絡(luò)控制勵(lì)磁系統(tǒng)裝置，當(dāng)其處在基本速度范圍之內(nèi)時(shí)，通過(guò)設(shè)置額定電流的方式，以基本速度的實(shí)際數(shù)值，進(jìn)行弱磁調(diào)節(jié)。

2.4 系統(tǒng)監(jiān)控和操作

在電控系統(tǒng)中監(jiān)控的作用十分重要，操作人員通過(guò)監(jiān)控界面可以了解到系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際情況，并對(duì)相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行記錄和儲(chǔ)存，這樣不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的檢測(cè)，各類信息的儲(chǔ)存也為后期的故障處理提供的數(shù)據(jù)支撐。操作人員在主界面不僅可以了解到當(dāng)先的生產(chǎn)狀態(tài)，還能對(duì)生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，結(jié)合鋼材的特性、產(chǎn)品參數(shù)以及軋制工作的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，及時(shí)的調(diào)整速差等設(shè)備參數(shù)，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。

3 PLC 技術(shù)的應(yīng)用案例

結(jié)合實(shí)際應(yīng)用案例，對(duì)PLC 技術(shù)的應(yīng)用效果進(jìn)行進(jìn)一步分析。PLC 技術(shù)在中厚板軋機(jī)電控系統(tǒng)中的中應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)咬鋼速度、垂直和軋制道次數(shù)、水平輥道等參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，此外，還能在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中起到自動(dòng)投用和消除速差的作用。

3.1 核心控制功能

在冶鋼企業(yè)生產(chǎn)5-7mm 規(guī)格的鋼板的實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)中厚板軋機(jī)電控加入了PLC 技術(shù)，使其核心控制功能具有了以下控制能力：

圖1 PLC 控制系統(tǒng)原理示意圖

首先，5-7mm 規(guī)格鋼板的生產(chǎn)流程中對(duì)于道次數(shù)有著相對(duì)特殊的要求，通過(guò)應(yīng)用PLC 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控軋機(jī)的狀態(tài)的功能，能實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制。具體是在三個(gè)道次上進(jìn)行了監(jiān)控分別為：坯料運(yùn)輸前、坯料到軋機(jī)前、產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)娇者^(guò)架。通過(guò)監(jiān)控在很大程度上降低了故障的發(fā)生概率，保證了生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性。

其次，通過(guò)PLC 技術(shù)的控制系統(tǒng)還可以結(jié)合扎件的實(shí)際加工情況，控制軋鋼的溫度，進(jìn)而控制坯料運(yùn)輸?shù)杰垯C(jī)前這一道次。在溫度降低時(shí)，系統(tǒng)需要對(duì)生產(chǎn)流程中的待溫程序進(jìn)行控制，通過(guò)PLC 技術(shù)可以根據(jù)加工件的長(zhǎng)度設(shè)置合理的待溫區(qū)域。此外在軋制過(guò)程中，還能利用伺服系統(tǒng)控制道次的軋件長(zhǎng)度，根據(jù)軋道的位置調(diào)整其運(yùn)行速度。

最后，中厚板軋制的主要參數(shù)包括：輥縫、道次、速度以及彎道力度等，在確保這些參數(shù)合理的前提下，才能實(shí)現(xiàn)冶金生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。在這其中，速度對(duì)于軋制道次的影響最為明顯，利用伺服系統(tǒng)對(duì)咬鋼速度、加速時(shí)間、軋制時(shí)間等進(jìn)行控制，設(shè)置合理的參數(shù)，進(jìn)行軋制，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)軋制道次的科學(xué)控制。

3.2 其他方面的功能

PLC 技術(shù)的應(yīng)用還能對(duì)中厚板軋機(jī)實(shí)現(xiàn)其他的功能，主要包括以下幾個(gè)方面：第一，咬剛速度的限制。由于操作人員的操作習(xí)慣、經(jīng)驗(yàn)等都存在一定的差異，因此在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，中厚板的板型也會(huì)出現(xiàn)一定的區(qū)別。此外及時(shí)在生產(chǎn)同一個(gè)鋼種時(shí)，其控制過(guò)程在細(xì)節(jié)層面上也存在諸多區(qū)別，此時(shí)就需要操作人員根據(jù)產(chǎn)品特性以及生產(chǎn)的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，而通過(guò)應(yīng)用PLC 技術(shù)，不僅可以減少系統(tǒng)誤差，還可以降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提生產(chǎn)效率；[2]第二，應(yīng)用PLC 技術(shù)還具有自由投用和切除速差的功能，利用這兩個(gè)功能，可以保證控制系統(tǒng)安全，平衡生產(chǎn)負(fù)荷、優(yōu)化生產(chǎn)技術(shù)和工藝，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在中厚板軋機(jī)電控系統(tǒng)中應(yīng)用PLC 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)不言而喻，筆者結(jié)合切身實(shí)踐，對(duì)PLC 技術(shù)的確定、PLC 技術(shù)結(jié)構(gòu)框架、邏輯軟件設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)監(jiān)控和操作等方面的應(yīng)用進(jìn)行了介紹和分析，通過(guò)PLC 技術(shù)能夠有效地控制咬剛速度、切除速差，進(jìn)而提高企業(yè)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。