河鋼集團(tuán)宣鋼公司一鋼軋廠 張麗麗

棒材生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)化與應(yīng)用

河鋼集團(tuán)宣鋼公司一鋼軋廠 張麗麗

介紹了棒材生產(chǎn)線的自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題，從加熱爐步距、主操臺(tái)ADS曲線、三號(hào)剪剪切程序三個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

步距；PLC；ADS曲線；控制系統(tǒng)

1 自動(dòng)控制系統(tǒng)概述

宣鋼棒材生產(chǎn)線引進(jìn)意大利Pomini公司的棒材連軋工藝技術(shù)、剪切機(jī)等設(shè)備；從意大利Ansaldo引進(jìn)全套自動(dòng)化軋制控制技術(shù)和設(shè)備。Ansaldo控制系統(tǒng)由三套西門子PLC S7-400控制系統(tǒng)，一套AMS控制系統(tǒng)和一套剪卡控制系統(tǒng)組成。三套西門子S7-400控制系統(tǒng)主要對(duì)軋線、精整和收集設(shè)備進(jìn)行順序邏輯控制和現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)的顯示，包括液壓、油潤滑、油氣潤滑系統(tǒng)設(shè)備。Ansaldo控制系統(tǒng)通訊分為三級(jí)：傳動(dòng)級(jí)、AMS/PLC級(jí)、PC工業(yè)以太網(wǎng)TCP/IP級(jí)；（1）傳動(dòng)級(jí)：控制現(xiàn)場交直流電機(jī)的傳動(dòng)裝置均通過現(xiàn)場總線Profibus-Dp連接到AMS和PLC控制系統(tǒng)；（2）AMS/PLC級(jí)：PLC控制系統(tǒng)通過現(xiàn)場總線Profibus-Dp連接現(xiàn)場遠(yuǎn)程I/O、ET200，接收現(xiàn)場反饋信號(hào)和控制現(xiàn)場設(shè)備的動(dòng)作。AMS控制系統(tǒng)和三套PLC控制系統(tǒng)通過PLC的CPU端口MPI實(shí)現(xiàn)了連接；（3）PCS工業(yè)以太網(wǎng)TCP/IP級(jí)：監(jiān)控PC，PLCS和AMS，同時(shí)通過工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。Ansaldo控制系統(tǒng)采用Rsview工具實(shí)現(xiàn)工廠設(shè)備的組態(tài)、畫面趨勢、動(dòng)態(tài)值和報(bào)警值顯示，控制現(xiàn)場設(shè)備的動(dòng)作。

2 自動(dòng)控制系統(tǒng)在運(yùn)行中出現(xiàn)的問題

2.1 加熱爐步進(jìn)梁步距程序存在的問題

項(xiàng)目實(shí)施前加熱爐區(qū)步進(jìn)梁原設(shè)計(jì)有三種步距，分別是380mm、420mm和220mm但經(jīng)過幾年的運(yùn)行，在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，步進(jìn)梁的三種步距滿足不了軋制生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)奏。需要根據(jù)生產(chǎn)節(jié)奏，重新在程序中定義加熱爐步距為280mm，并更改相應(yīng)配套參數(shù)及設(shè)置。

2.2 P 1主操臺(tái)增加D A S曲線顯示的問題

我廠直流主電機(jī)采用電流和速度雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。P1原有DAS系統(tǒng)（實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）共有八組模擬量通道。主要用于記錄成品軋機(jī)電流和速度、在線活套高度、及三號(hào)剪剪切曲線、裙板動(dòng)作曲線。沒有多余通道顯示粗軋機(jī)組的電流及速度曲線，粗軋機(jī)組一旦出現(xiàn)故障，處理堆鋼費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且時(shí)有損壞設(shè)備事故發(fā)生。為了減少事故，保護(hù)粗軋?jiān)O(shè)備能讓P1操作工及早發(fā)現(xiàn)粗軋?jiān)O(shè)備隱患。在P1臺(tái)增加了一套專門監(jiān)視粗軋六架電機(jī)電流的電腦，并安裝了英文版DAS系統(tǒng)軟件。通過電流曲線判斷粗軋機(jī)組是否出現(xiàn)異常。該電腦與其他客戶機(jī)一樣通過以太網(wǎng)接入自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。

2.3 三號(hào)剪的剪切程序存在問題

三號(hào)剪又稱作倍尺剪，但是自投產(chǎn)以來，三號(hào)剪的倍尺剪切數(shù)在P1的人機(jī)界面上只能設(shè)五剪。這樣倍尺棒層運(yùn)行到定尺剪剪切后便會(huì)產(chǎn)生許多小齊尺，小齊尺的出現(xiàn)會(huì)給生產(chǎn)造成很多隱患和不便。產(chǎn)品成材率較低，收集區(qū)機(jī)械卡鋼故障較多，時(shí)有損壞設(shè)備的情況。為了提高產(chǎn)品成材率、降低收集區(qū)故障率、保護(hù)收集區(qū)設(shè)備，需對(duì)三號(hào)剪倍尺剪切進(jìn)行程序優(yōu)化，將原始設(shè)置由五剪改為八剪，避免收集區(qū)小齊尺的出現(xiàn)。

3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)化與改進(jìn)

3.1 加熱爐步進(jìn)梁步距程序優(yōu)化改造

針對(duì)加熱爐步進(jìn)梁步距與生產(chǎn)節(jié)奏不匹配的問題，必須找到一個(gè)兼顧裝入坯料數(shù)量合適，同時(shí)又能使坯料加熱充分的步距。經(jīng)過理論的分析，發(fā)現(xiàn)步進(jìn)梁如果使用280mm步距的話會(huì)兼顧裝入加熱爐內(nèi)的坯料數(shù)量合適同時(shí)又能使坯料加熱充分，并且與過鋼節(jié)奏較匹配。通過研究程序，發(fā)現(xiàn)步進(jìn)梁步距的改變，是通過改變步進(jìn)梁的前后極限控制來實(shí)現(xiàn)的，步進(jìn)梁的前極限是15mm，為此我們把后極限設(shè)定成295mm，這樣步進(jìn)梁前后就只能運(yùn)行280mm，但還有一個(gè)關(guān)鍵的問題，就是改變步距之后，如果按照以前的推鋼機(jī)的前后極限運(yùn)行，那坯料是不會(huì)準(zhǔn)確運(yùn)送到出爐輥道上的，所以必須改變推鋼機(jī)的前極限，來使它滿足步進(jìn)梁為280mm步距，同時(shí)也能將坯料準(zhǔn)確的送到出爐輥道上。

通過查閱資料，計(jì)算出推鋼機(jī)的前極限，把表達(dá)式寫入程序。步進(jìn)梁的步距寫入程序的時(shí)候，將它當(dāng)做一個(gè)變量來寫，以后不論改什么步距，只要將所要步距輸入這個(gè)變量，推鋼機(jī)就會(huì)計(jì)算出一個(gè)與之匹配的前極限，使得坯料能準(zhǔn)確的從出爐輥道出去。

3.2 P 1主操臺(tái)增加D A S曲線顯示的改造

在P1臺(tái)安裝一臺(tái)客戶機(jī)，放置到P1操作工所正對(duì)的粗軋位置。通過網(wǎng)線和網(wǎng)卡接入到三級(jí)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中。該客戶機(jī)裝有英文版的DAS系統(tǒng)（實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）軟件，CH0-CH7八個(gè)開關(guān)量用于檢測粗軋前及粗軋各架次的咬鋼信號(hào)，八個(gè)模擬量用于檢測粗軋各架次的電流情況。正常過鋼過程中P1操作工通過方便的觀察粗軋機(jī)組各架次電流情況便可準(zhǔn)確的判斷各架軋機(jī)的運(yùn)行情況。該系統(tǒng)還具有歷史記錄功能，每個(gè)班次接班后可以將自己的作業(yè)時(shí)間進(jìn)行保存，一旦有故障發(fā)生了意外堆鋼，可以調(diào)出歷史曲線分析故障原因，為查明故障和設(shè)備維護(hù)提供了解決方向。

3.3 三號(hào)剪的剪切程序優(yōu)化改造

（1）原三號(hào)剪程序只能設(shè)五根倍尺，第五剪后倍尺長度自動(dòng)按第五剪設(shè)定的剪切長度剪切，滿足不了生產(chǎn)要求，使得最后一支倍尺切成定尺后必將出現(xiàn)小齊尺。

（2）每根鋼坯的長度都不一樣，有誤差，細(xì)小的誤差造成最后一支倍尺出現(xiàn)小齊尺，尤其在軋制Φ25以下螺紋鋼和圓鋼時(shí)，由于原料長度的較小波動(dòng)，造成最后倍尺波動(dòng)較大，最后一支倍尺長度不穩(wěn)定，出現(xiàn)小齊尺的幾率很大。

（3）料型的變化，隨著料型的變化，尤其生產(chǎn)Φ25以下螺紋鋼和圓鋼，有時(shí)也會(huì)使得最后一支倍尺出現(xiàn)小齊尺。

綜上所述如果將倍尺設(shè)定根數(shù)由五剪增加到八剪，即對(duì)三號(hào)剪倍尺優(yōu)化可解決以上問題。

4 結(jié)束語

經(jīng)過對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)三項(xiàng)技術(shù)改造，使原有設(shè)備在硬件不變化的前提下發(fā)揮出巨大的功效，減少了設(shè)備的故障率，完全避免了惡性設(shè)備事故的發(fā)生。保護(hù)軋制設(shè)備的同時(shí)增加產(chǎn)量，增加了產(chǎn)品成材率，為棒材創(chuàng)高效創(chuàng)高產(chǎn)的目標(biāo)作出貢獻(xiàn)。

[1]寧中赫,崔桂梅．棒材生產(chǎn)線冷床自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．?dāng)?shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2017(01)：9+11．

[2]李倩．PLC控制系統(tǒng)在小型棒材生產(chǎn)線上的應(yīng)用[J]．自動(dòng)化應(yīng)用,2015(07)：71-72．

[3]王霞,王保軍,許鵬,薄英杰,崔?。舨纳a(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2013(18)：69-70．

[4]王豐．棒材生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)[J]．機(jī)床與液壓,2010(14)：114-116．