張家口宣鋼機(jī)電工程有限公司 張 端

關(guān)于棒材生產(chǎn)線上料自控技術(shù)的研究

張家口宣鋼機(jī)電工程有限公司 張 端

介紹了宣鋼一鋼軋廠棒材生產(chǎn)線的自動控制原理，主要針對棒材生產(chǎn)線上料自控系統(tǒng)運(yùn)行中的問題進(jìn)行分析改進(jìn)，通過增大比例閥控制電壓、編碼器控制電壓，使編碼器反饋到PLC計數(shù)模板的電壓較穩(wěn)定，用彈簧接手代替氧氣帶接手，防止氧氣帶受熱變形，克服車體在輥道上行走時的串量、造成編碼器檢測不穩(wěn)定現(xiàn)象；避免熱坯鏈帶臺架沒有完全降到低位時，輥道轉(zhuǎn)動帶動鋼坯運(yùn)動將熱坯鏈帶掛壞，從而解決制約鋼上料質(zhì)量和速度的關(guān)鍵的因素，實現(xiàn)穩(wěn)定高效生產(chǎn)。

上料；PLC；編碼器；比例閥

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀概述

宣鋼一鋼軋廠棒材生產(chǎn)線自動化程度較高，屬于世界領(lǐng)先水平。上料區(qū)程序為中文版STEP-7，難度較大。隨著產(chǎn)量的增加，為了提高產(chǎn)量和成材率，減少事故發(fā)生，原設(shè)計自動化控制系統(tǒng)必須進(jìn)行優(yōu)化才能發(fā)揮原有生產(chǎn)裝備的最大功效，保障快節(jié)奏的生產(chǎn)。棒材生產(chǎn)線于2003年11月投產(chǎn)，現(xiàn)年產(chǎn)量已達(dá)到100萬噸左右。隨著生產(chǎn)線生產(chǎn)任務(wù)增加、公司深挖潛目標(biāo)的深入，為了降低生產(chǎn)成本費(fèi)用，廠組織電氣自動化專業(yè)技術(shù)人員對生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，制定了提高生產(chǎn)線熱裝率改造項目，提高原料區(qū)域鋼坯熱接設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，從而提高鋼坯熱裝率、降低煤氣消耗。棒材生產(chǎn)線與煉鋼廠100T轉(zhuǎn)爐銜接，通過旋轉(zhuǎn)輥道實現(xiàn)鋼坯的熱接熱送，減少加熱爐的提溫時間，節(jié)約煤氣能源。但是由于現(xiàn)場環(huán)境溫度較高，熱送設(shè)備上一些自動化檢測信號經(jīng)常出現(xiàn)故障，直接制約熱裝路徑的通暢，導(dǎo)致熱裝率偏低。熱裝設(shè)備包括旋轉(zhuǎn)輥道、熱送輥道、熱坯小車、熱坯鏈、入爐一段輥道，為了提高棒材生產(chǎn)線的熱裝率，保證熱裝設(shè)備正常運(yùn)行，因此急需對熱裝設(shè)備的電控、自控系統(tǒng)進(jìn)行改造。

2 上料自控系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題

2.1 旋轉(zhuǎn)輥道比例閥、控制模板存在的問題

旋轉(zhuǎn)輥道是棒材生產(chǎn)線和煉鋼廠直接聯(lián)通，實現(xiàn)鋼坯熱接熱送的主要設(shè)備。旋轉(zhuǎn)輥道旋轉(zhuǎn)速度通過比例閥來控制，控制精度要求較高，控制電源和PLC計數(shù)器模板均安裝在兩百米遠(yuǎn)的加熱爐調(diào)火室，傳輸距離較遠(yuǎn)，24V電壓降4-5伏，編碼器控制效果不好，經(jīng)常出現(xiàn)不能啟動和旋轉(zhuǎn)位置控制不準(zhǔn)確現(xiàn)象。

2.2 旋轉(zhuǎn)輥道電氣限位、傳輸線路存在的問題

原旋轉(zhuǎn)輥道到傳輸位無電氣限位控制，僅靠減震膠皮和機(jī)械擋板來實現(xiàn)，撞擊現(xiàn)象嚴(yán)重，輥道電機(jī)極易損壞，旋轉(zhuǎn)輥道也易變形，造成旋轉(zhuǎn)輥道故障率較高，制約鋼坯熱接的順暢進(jìn)行；旋轉(zhuǎn)輥道行走過程中，與液壓缸連接的轉(zhuǎn)軸處上下串動量大，加上環(huán)境溫度較高，原用的編碼器連接接手、氧氣帶接手經(jīng)常發(fā)生撕裂，導(dǎo)致失控現(xiàn)象發(fā)生；旋轉(zhuǎn)輥道、熱送輥道、入爐一段輥道的輥子電機(jī)線路在高溫工作環(huán)境中老化嚴(yán)重，負(fù)荷線路時常發(fā)生短路或斷相，使用周期較短，故障率較高。

2.3 熱坯鏈帶與入爐輥道聯(lián)鎖缺陷及輥道速度控制

原設(shè)計熱坯鏈帶臺架與入爐一段輥道沒有聯(lián)鎖，入爐一段輥道常轉(zhuǎn)不停，在熱坯鏈鏈條從高位降到低位的下降過程中，容易發(fā)生某一段輥道帶動鋼坯運(yùn)動將熱坯鏈掛斷，造成事故；出現(xiàn)部分問題影響接鋼時間及鋼坯入爐的速度，制約著生產(chǎn)時間，需對該區(qū)域進(jìn)行改造，以方便操作，滿足生產(chǎn)節(jié)奏的需求。操作人員不能按照節(jié)奏的需求自由調(diào)節(jié)輥道速度，制約著裝鋼速度。

3 解決方案

旋轉(zhuǎn)輥道依靠液壓缸可以旋轉(zhuǎn)90°、0°時叫傳輸位，和棒材生產(chǎn)線熱送輥道對正，輥道轉(zhuǎn)動后可以傳輸鋼坯；90°時叫做裝料位，和煉鋼連鑄坯平行，可以通過撥爪臺架將鋼坯撥到旋轉(zhuǎn)輥道車體上。旋轉(zhuǎn)液壓缸依靠電控比例閥來控制輥道旋轉(zhuǎn)速度，控制精度要求較高。在旋轉(zhuǎn)輥道轉(zhuǎn)軸上安裝編碼器，把現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇LC系統(tǒng)，并通過計算轉(zhuǎn)動位置角度，實現(xiàn)轉(zhuǎn)動過程中加速段、勻速段、減速段控制。

3.1 解決旋轉(zhuǎn)輥道比例閥、控制模板問題

在P0臺安裝20A-220V/24V穩(wěn)壓電源，重新放線，單供旋轉(zhuǎn)輥道比例閥和旋轉(zhuǎn)輥道編碼器電源使用，有效解決電壓降較大問題。這樣可以增大比例閥控制電壓、編碼器控制電壓，使編碼器反饋到PLC計數(shù)模板的電壓較穩(wěn)定，從而實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)輥道從起步到加速，從加速到減速，從減速到停車三個速度段的精確控制；在旋轉(zhuǎn)輥道傳輸位制作支架，安裝對射光柵，焊接擋片。用此信號返回PLC，當(dāng)擋體遮擋住后，輸出24V信號進(jìn)入PLC系統(tǒng)，在程序中將此點加入到旋轉(zhuǎn)輥道旋轉(zhuǎn)運(yùn)行中，一旦接通此信號，旋轉(zhuǎn)輥道立即輸出中斷旋轉(zhuǎn)的命令。解決旋轉(zhuǎn)輥道到傳輸位后撞機(jī)械限位的現(xiàn)象，從而保證旋轉(zhuǎn)輥道的車體平穩(wěn)性。

3.2 增加編碼器穩(wěn)定信號傳輸

更換編碼器接手，現(xiàn)場環(huán)境導(dǎo)致氧氣帶接手使用周期較短，且老化后彈性減弱，控制編碼器反饋位置不準(zhǔn)確，比例閥不能很好的控制旋轉(zhuǎn)輥道旋轉(zhuǎn)速度，無法保證編碼器閉環(huán)控制的正常工作。用彈簧接手代替氧氣帶接手，防止氧氣帶受熱變形，克服車體在輥道上行走時的串量、造成編碼器檢測不穩(wěn)定現(xiàn)象；熱坯區(qū)輥道電機(jī)原用電纜為普通電纜，經(jīng)高溫后，電纜內(nèi)部老化現(xiàn)象嚴(yán)重，經(jīng)常發(fā)生過溫粘連現(xiàn)象，導(dǎo)致線路短路放炮，變頻器報警。改造后選用耐高溫電纜，并合理改變走向，增加了保溫防護(hù)設(shè)施。從而電纜故障減少，減少變頻器報警事故。

3.3 熱坯鏈帶與入爐輥道增加聯(lián)鎖保護(hù)、輥道速度控制

熱坯鏈帶臺架低位制作支架，安裝了對射光柵，在熱坯鏈帶臺架上焊接擋體，當(dāng)熱坯鏈降低后遮擋住對射光柵信號，該信號進(jìn)入PLC后，在入爐I段輥道啟動回路中串入一點，即當(dāng)熱坯鏈帶臺架在低位時，才容許入爐一段輥道轉(zhuǎn)動，避免熱坯鏈帶臺架沒有完全降到低位時，輥道轉(zhuǎn)動帶動鋼坯運(yùn)動將熱坯鏈帶掛壞。由于軋制品種、生產(chǎn)節(jié)奏的不同，對鋼坯入爐速度的要求不同，全靠人工手動控制，不能實現(xiàn)全自動方式，為解決這一問題，從程序?qū)ふ疑狭陷伒兰叭?、出爐懸臂輥的速度點，把速度做到畫面上，使操作人員可根據(jù)生產(chǎn)需求自由調(diào)節(jié)輥道速度，實現(xiàn)自動控制。

4 結(jié)束語

本次對棒材生產(chǎn)線上料自控系統(tǒng)的改造，通過改變檢測元件的安裝方式、改變供電電源路徑、程序的合理優(yōu)化等，保障了現(xiàn)場檢測元件的可靠性，從而保護(hù)設(shè)備，提高熱接設(shè)備的使用效率有效地降低了熱接設(shè)備的故障率，提高了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，避免了因熱接設(shè)備故障而不能使用熱坯的情況，提高了鋼坯熱裝率，為公司實現(xiàn)節(jié)能降耗做出了貢獻(xiàn)。

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