時(shí)玉玲

摘要：帶鋼爐區(qū)輥道變頻改造及控制系統(tǒng)優(yōu)化主要針對(duì)加熱爐區(qū)域所存在的問題，淘汰落后，充分開發(fā)裝置功能，完善控制方式，降低維護(hù)成本，使?fàn)t區(qū)設(shè)備更加節(jié)能運(yùn)行，同時(shí)提高出鋼速度，使加熱爐更加可靠穩(wěn)定的工作。

關(guān)鍵詞：全數(shù)字變頻裝置

1.項(xiàng)目提出的依據(jù)和目的

加熱爐出料端有爐門、出鋼機(jī)（抬起和行走）以及輥道等主要設(shè)備，在生產(chǎn)中為避免爐門和挑料桿撞擊，爐門和出鋼機(jī)設(shè)有位置連鎖，由于檢測(cè)位置的局限，爐門升到上限，出鋼機(jī)開始行走，出鋼機(jī)到達(dá)后限，爐門才可以下降，在此過程中，爐門和出鋼機(jī)只能有一個(gè)動(dòng)作，同時(shí)出鋼機(jī)抬起運(yùn)行距離短，啟動(dòng)停止過程占據(jù)了運(yùn)行的大部分時(shí)間，出鋼機(jī)抬起速度慢，這都延長(zhǎng)了爐門敞開的時(shí)間，造成了煤氣的浪費(fèi)，降低了出鋼速度。

加熱區(qū)出料端有輥道電機(jī)30余臺(tái)，原來是由電子開關(guān)柜經(jīng)過接觸器帶電機(jī)工頻運(yùn)行。電機(jī)啟動(dòng)過程中對(duì)電網(wǎng)和負(fù)載的沖擊較大，容易產(chǎn)生操作過電壓而損傷電機(jī)絕緣，同時(shí)由于啟動(dòng)過程頻繁，啟動(dòng)電流大，保護(hù)措施較少，對(duì)電機(jī)的損害較大，影響了電機(jī)的壽命。工頻運(yùn)行速度無法調(diào)節(jié)，速度太快，使得鋼對(duì)軋輥產(chǎn)生很大的沖擊，并且浪費(fèi)電能。

帶鋼加熱爐步進(jìn)梁PLC原控制系統(tǒng)，過程監(jiān)控與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示功能都是基于WINCC程序框架結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，而在線使用的全部控制功能都是在Windows98系統(tǒng)下的設(shè)計(jì)，隨著近幾年來計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，98操作系統(tǒng)已經(jīng)被逐步淘汰，該系統(tǒng)與新軟件、硬件的不兼容，一致制約著設(shè)備的更新?lián)Q代，同時(shí)隨著西門子WINCC系統(tǒng)版本的不斷升級(jí)，原先使用的V5.2版本與現(xiàn)在新的V6.0版本在WindowsXP系統(tǒng)下普遍存在著穩(wěn)定性、兼容性、速度性等方面的問題。并且原來WINCC系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信采用的是MPI通訊模式，其傳輸距離以及多臺(tái)上位機(jī)的使用都存在一定的局限，新的基于XP系統(tǒng)下的WINCC監(jiān)控系統(tǒng)的升級(jí)與改造，無論從計(jì)算機(jī)的備件采購(gòu)還是軟件的使用較原系統(tǒng)具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)和價(jià)格優(yōu)勢(shì)，需要進(jìn)行設(shè)備更新。

出鋼機(jī)抬起、行走原采用擋片式限位開關(guān)，其靈活性差，由于其位置溫度高、氧化鐵皮多，環(huán)境惡劣，極易出現(xiàn)故障。而且調(diào)節(jié)難度大、靈活性差，配合限位使用的減速機(jī)減速比太大，調(diào)節(jié)擋片位置的時(shí)候，行走運(yùn)行的距離不好把握，造成調(diào)整的時(shí)間較長(zhǎng)，一旦出現(xiàn)故障或者調(diào)整不當(dāng)，就造成出鋼困難，經(jīng)常延誤生產(chǎn)。

出料端輥道電機(jī)數(shù)量多，傳送距離長(zhǎng)，跨過了RE0、R0兩架軋機(jī)，運(yùn)行中保持一個(gè)速度運(yùn)行，一旦輥道后軋機(jī)咬鋼，傳送輥道就基本不起作用，造成了電能的浪費(fèi)。

2.主要技術(shù)簡(jiǎn)介

2.1出料端輥道變頻的改造

采用丹佛斯變頻器，安裝控制柜，設(shè)計(jì)工、變頻兩條回路，之間能夠相互切換，日常工作采用變頻運(yùn)行，有故障短時(shí)無法恢復(fù)的改由工頻控制。

設(shè)置啟動(dòng)和停止的時(shí)間，保證正反向切換能夠在1秒鐘內(nèi)完成，確保工藝通道不通暢時(shí)，操作的實(shí)時(shí)性。降低部分輥道電機(jī)的工作頻率，減少鋼對(duì)軋輥的沖擊。

此次改造為今年的大修項(xiàng)目，但項(xiàng)目組充分利用空閑時(shí)間安裝柜體，在定修時(shí)間敷設(shè)電纜，使用備件電機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并于6月8號(hào)檢修時(shí)，一次性完成現(xiàn)場(chǎng)的接線和調(diào)試。

設(shè)計(jì)一臺(tái)變頻器控制4臺(tái)輥道電機(jī)，兩臺(tái)變頻器控制的輥道電機(jī)相互間隔，保證一組輥道電機(jī)故障時(shí)，鋼能夠平穩(wěn)傳送，變頻器運(yùn)行保護(hù)參數(shù)設(shè)置充分滿足4臺(tái)電機(jī)的運(yùn)行，而又要兼顧到對(duì)每臺(tái)電機(jī)的保護(hù)。

2.2限位的改造

考慮到定位的精確度，采取兩個(gè)LQ8-2K-F型接近開關(guān)分別檢測(cè)出鋼機(jī)上下或者前后限位信號(hào)，制作安轉(zhuǎn)支架，在原限位開關(guān)支撐軸上焊接擋片，將接近開關(guān)安裝于支架上。以行走為例，調(diào)節(jié)兩個(gè)接近開關(guān)的位置，使行走在前限的時(shí)候擋片在前限接近開關(guān)處，行走在后限的時(shí)候擋片在后限接近開關(guān)處。這樣的設(shè)計(jì)完全滿足實(shí)用要求。同時(shí)保留原有的限位開關(guān)，通過一個(gè)三相開關(guān)控制是否使用新的限位系統(tǒng)，兩者互為備用。

另外，在前后限位基礎(chǔ)上，通過接近開關(guān)加入一個(gè)超后限位。避免出鋼機(jī)行走在后退過程中沖出后限位造成重大設(shè)備損失。

2.3 降煤耗、提速度，帶鋼加熱爐出料端控制優(yōu)化

通過控制程序設(shè)定爐門上升1.5秒后，出鋼機(jī)行走可以前進(jìn)，此信號(hào)保持4秒鐘，其與爐門上限位信號(hào)并聯(lián)，這樣形成新的位置點(diǎn)（如圖1），爐門上升時(shí)只要下端即將離開抬起的水平位置，出鋼機(jī)行走即可以前進(jìn)。此時(shí)爐門還未到達(dá)上限，爐門還在上升，挑料桿也不會(huì)撞倒?fàn)t門。程序設(shè)計(jì)一旦爐門起不到上限，行走運(yùn)行4秒以后自動(dòng)停止，避免碰撞爐門。

2.4 監(jiān)控系統(tǒng)的升級(jí)

在原有的S7-300 PLC硬件上配置CP-343以太網(wǎng)網(wǎng)卡，同時(shí)升級(jí)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)為WINDOWSXP系統(tǒng)，采用以太網(wǎng)通訊方式實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與PLC系統(tǒng)的通信，3#臺(tái)微機(jī)安裝SQL SERVER 2005、STMATIC STEP V5.4 、WINCC6.0等應(yīng)用軟件，在新的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)以及新的WINCC6.0中編制監(jiān)控程序，在WINCC6.0中組態(tài)TCP/IP變量，重新制作監(jiān)控畫面，連接TCP/IP變量，通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱爐步進(jìn)梁系統(tǒng)的控制過程監(jiān)控和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示。

3.技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

此次改造，實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)變頻裝置對(duì)多臺(tái)電機(jī)運(yùn)行的良好控制，通過對(duì)啟動(dòng)電流、運(yùn)行速度的控制達(dá)到了節(jié)約電能的目的。通過簡(jiǎn)單的元器件實(shí)現(xiàn)了出鋼機(jī)的位置控制，優(yōu)化了程序，減少了爐門開啟的時(shí)間，從而提高了出鋼速度，并且節(jié)約了煤氣消耗。

4.實(shí)施效果

改造后設(shè)備安排更加合理，可靠性提高，免維護(hù)。提高了系統(tǒng)的作業(yè)效率，減少運(yùn)行成本。 電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，峰值電流和峰值時(shí)間大為減少，可消除對(duì)電網(wǎng)和負(fù)載的沖擊，延長(zhǎng)了電動(dòng)機(jī)的使用壽命。同時(shí)有效的控制了電機(jī)故障的發(fā)生，減小了維護(hù)工作量。

全數(shù)字變頻裝置有良好的保護(hù)監(jiān)控功能，且具有故障存儲(chǔ)記憶，自適應(yīng)參數(shù)優(yōu)化等多種功能，有利于故障的判斷。

改造完成后限位調(diào)節(jié)直觀、靈活，調(diào)節(jié)過程可以在3分鐘之內(nèi)完成，減少了平時(shí)調(diào)節(jié)限位的時(shí)間和職工的勞動(dòng)量，而且對(duì)出鋼機(jī)的運(yùn)行提供了安全保障。

項(xiàng)目實(shí)施后，每一個(gè)出鋼周期縮短了10秒鐘左右，爐門敞開的時(shí)間縮短了9秒鐘左右，對(duì)于爐溫的保持，以及節(jié)約煤氣，控制煤氣消耗效果顯著。同時(shí)出鋼速度也可以得到提高，對(duì)于生產(chǎn)尤其是寬厚規(guī)格生產(chǎn)及其有利。