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        中型材冷鋸區(qū)域設(shè)備自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)

        2018-05-14 12:39:07趙慶豐
        科技風(fēng) 2018年14期
        關(guān)鍵詞:型材自動(dòng)控制

        趙慶豐

        摘要:宣鋼型材生產(chǎn)線2007年建成投產(chǎn),年產(chǎn)量70萬噸。該生產(chǎn)線鋼材定尺鋸切由冷鋸區(qū)域設(shè)備完成。本文通過對(duì)冷鋸區(qū)域設(shè)備的學(xué)習(xí)和研究,在原設(shè)計(jì)半自動(dòng)化的基礎(chǔ)上,對(duì)冷鋸區(qū)域設(shè)備進(jìn)行了自動(dòng)控制設(shè)計(jì),通過加裝檢測元件和編制PLC程序,將冷鋸區(qū)域設(shè)備各個(gè)工序過程相互銜接,實(shí)現(xiàn)了冷鋸自動(dòng)鋸切控制。經(jīng)過對(duì)冷鋸區(qū)域設(shè)備的自動(dòng)控制設(shè)計(jì),提升了冷鋸自動(dòng)化運(yùn)行程度,提高了生產(chǎn)作業(yè)率,降低了人工生產(chǎn)勞動(dòng)強(qiáng)度。

        關(guān)鍵詞:型材;冷鋸區(qū)域設(shè)備;自動(dòng)控制

        1 宣鋼型材生產(chǎn)線及其冷鋸區(qū)域簡介

        宣鋼型材生產(chǎn)線2007年建成投產(chǎn),年產(chǎn)量70萬噸。可生產(chǎn)的產(chǎn)品規(guī)格包括8#—20#角鋼,10#—28#槽鋼,10#—25#工字鋼,25#—50#U型鋼,Ф50—Ф110 mm圓鋼和100mm—150mm方鋼。

        該生產(chǎn)線鋼材定尺鋸切由冷鋸區(qū)域設(shè)備完成。冷鋸區(qū)域以冷鋸為核心,實(shí)現(xiàn)冷鋸定尺鋸切功能。冷鋸區(qū)域設(shè)備包括鋸區(qū)輥道、1#冷鋸、2#冷鋸、固定冷鋸、齊頭擋板和定尺機(jī),以及其他機(jī)械設(shè)備。鋸區(qū)有三臺(tái)冷鋸用于鋸切軋件,可根據(jù)需要鋸切成6~12.5米不同定尺的成品材。三臺(tái)冷鋸包括1#冷鋸、2#冷鋸和固定冷鋸,其中1#冷鋸和2#冷鋸能夠左右移動(dòng),固定冷鋸為基準(zhǔn)固定不可橫向移動(dòng)。齊頭擋板可以上、下動(dòng)作,在鋸切過程中對(duì)齊鋼材,與固定冷鋸配合切頭。定尺機(jī)也可左右橫向移動(dòng),其內(nèi)部有多個(gè)擋板,根據(jù)不同定尺的要求選擇不同擋板上下動(dòng)作,與冷鋸配合鋸切所需的鋼材尺寸。鋸區(qū)輥道為變頻控制,作為傳輸待鋸切鋼材使用,可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際要求調(diào)節(jié)輥道速度。

        2 冷鋸自動(dòng)化控制系統(tǒng)介紹

        工業(yè)自動(dòng)化現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)組態(tài)結(jié)構(gòu)采用三級(jí)控制系統(tǒng)和兩層通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。三級(jí)控制系統(tǒng)中,從頂層至底層分別為人機(jī)接口(HMI)、基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)和執(zhí)行模塊。其中,人機(jī)接口(HMI)即為客戶機(jī)或手操屏畫面,基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)為PLC系統(tǒng),執(zhí)行模塊包括遠(yuǎn)程站、傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)等。兩層通訊網(wǎng)絡(luò)包括工業(yè)以太網(wǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)和ProfibusDP通訊網(wǎng)絡(luò)。人機(jī)接口與PLC之間及PLC彼此之間聯(lián)成以太網(wǎng),實(shí)現(xiàn)彼此的信息交換;PLC與各自的遠(yuǎn)程I/O站之間或與調(diào)速傳動(dòng)之間采用ProfiBusDP通訊網(wǎng)絡(luò)。

        冷鋸自動(dòng)化控制系統(tǒng),基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)采用西門子S7 400 PLC 系列的處理器CPU 4142 DP。PLC系統(tǒng)之間、PLC與人機(jī)接口(HMI)之間采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊。PLC與遠(yuǎn)程站ET200、PLC與變頻器之間采用ProfibusDP網(wǎng)絡(luò)通訊。PLC程序采用西門子STEP7 V5.5進(jìn)行編制,畫面采用西門子WINCC 6.0。為使整條軋線為一個(gè)整體控制系統(tǒng),各部分之間可以進(jìn)行通訊,使用工業(yè)以太網(wǎng)相互連接。

        冷鋸PLC由兩路ProfibusDP網(wǎng)絡(luò)組成,一路為遠(yuǎn)程站網(wǎng)絡(luò),另一路為變頻器網(wǎng)絡(luò)。遠(yuǎn)程站網(wǎng)絡(luò)包括操作臺(tái)遠(yuǎn)程站、液壓站遠(yuǎn)程站、中壓水站,變頻器網(wǎng)絡(luò)包括三段輥道變頻器。操作臺(tái)遠(yuǎn)程站主要為冷鋸部分的開關(guān)量和模擬量的輸入/.輸出;液壓站遠(yuǎn)程站主要為冷鋸集中液壓站控制的輸入/.輸出部分;中壓水站遠(yuǎn)程站主要為冷鋸中壓水控制的輸入/.輸出部分。鋸區(qū)輥道控制分為三段,由三臺(tái)變頻器控制。

        3 冷鋸區(qū)域設(shè)備自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)

        為提高中型材冷鋸區(qū)域設(shè)備自動(dòng)化程度,提高生產(chǎn)作業(yè)率,降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度。在原設(shè)計(jì)半自動(dòng)控制的基礎(chǔ)上自行設(shè)計(jì)了冷鋸區(qū)域設(shè)備工序過程的自動(dòng)控制。

        冷鋸區(qū)域加入適當(dāng)?shù)臋z測元件并通過自動(dòng)化編程,使各工序過程相互銜接,實(shí)現(xiàn)冷鋸區(qū)域的自動(dòng)鋸切控制。

        在1#鋸、2#鋸、固定鋸和定尺機(jī)前分別加入冷金屬檢測器,即為冷檢1~4,并通過編制程序?qū)︿弲^(qū)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)鋸切控制。

        冷鋸區(qū)域自動(dòng)控制編程思路流程(以三臺(tái)鋸?fù)瑫r(shí)使用為例):

        (1)冷檢1、冷檢2、冷檢3陸續(xù)檢測到軋件上升沿信號(hào)后,齊頭擋板升起,鋸區(qū)輥道延時(shí)(延時(shí)可在WINCC畫面上設(shè)定)停止,軋件撞擊擋板對(duì)齊后,壓料手和拉料手夾緊壓實(shí)軋件,固定鋸前進(jìn)進(jìn)行切頭。

        (2)鋸切完畢后,切下的頭部掉入輥道下方收集斗中,固定鋸?fù)嘶刂脸跏嘉?,同時(shí)壓料手和拉料手松開軋件,齊頭擋板下降,鋸區(qū)輥道運(yùn)行,冷檢4檢測到軋件信號(hào)。

        (3)定尺機(jī)擋板下降,軋件撞擊擋板對(duì)齊,鋸區(qū)輥道停止,壓料手和拉料手夾緊壓實(shí)軋件,三臺(tái)鋸?fù)瑫r(shí)前進(jìn)鋸切。

        (4)鋸切完畢,三臺(tái)鋸均退回至初始位后,同時(shí)壓料手和拉料手松開軋件,定尺機(jī)擋板上升,鋸區(qū)輥道運(yùn)行。

        (5)三臺(tái)冷鋸本次共鋸切三段定尺材,由于三段鋸區(qū)輥道轉(zhuǎn)速不同,冷檢4可檢測到三個(gè)空檔位(可檢測下降沿信號(hào))。

        (6)冷檢4檢測到三個(gè)空檔位信號(hào)后,返回執(zhí)行(3)~(5)步驟。

        (7)當(dāng)冷檢1檢測到鋼尾信號(hào)后,證明本排軋件鋸切即將完畢。當(dāng)尾部剩余不多,即會(huì)掉入輥道下方收集斗中,完成一次鋸切任務(wù)。當(dāng)尾部還有一段長度時(shí),繼續(xù)運(yùn)行至冷檢4處。冷檢4檢測到軋件信號(hào),定尺機(jī)擋板下降,若冷檢3和冷檢2也檢測到軋件,則固定鋸和1#鋸?fù)瑫r(shí)鋸切;若只有冷檢3檢測到軋件,則固定鋸進(jìn)行鋸切。這樣也完成了一次鋸切任務(wù)。

        冷鋸區(qū)域自動(dòng)控制說明:

        (1)冷鋸區(qū)域設(shè)備可進(jìn)行手動(dòng)和自動(dòng)控制。

        (2)上述為三臺(tái)冷鋸?fù)瑫r(shí)使用編程流程,也可再冷鋸鋸切的基礎(chǔ)上選擇兩臺(tái)或一臺(tái)冷鋸進(jìn)行自動(dòng)控制。

        (3)冷鋸前進(jìn)和后退到位需要分別安裝前后極限到位信號(hào)。

        (4)鋸切軋件長度鋸切需提前計(jì)算,剩余的尾部長度盡可能短,可自行掉入輥道下的收集斗中。

        (5)三段鋸區(qū)輥道分別由各自變頻器控制,可單獨(dú)設(shè)定速度,自動(dòng)鋸切要求鋸區(qū)輥道1~鋸區(qū)輥道3轉(zhuǎn)速逐漸增加,可拉來鋸切完的軋件之間的距離,便于檢測元件檢測并執(zhí)行下一步的自動(dòng)控制。

        (6)齊頭擋板下降為原始位,上升為對(duì)齊位;定尺機(jī)擋板上升為原始位,下降為對(duì)齊位。

        4 結(jié)論

        宣鋼中型材生產(chǎn)線,冷鋸區(qū)域設(shè)備工序過程相對(duì)復(fù)雜,涉及控制的設(shè)備較多。通過對(duì)冷鋸設(shè)備的學(xué)習(xí)和研究,在原設(shè)計(jì)半自動(dòng)化的基礎(chǔ)上,對(duì)冷鋸區(qū)域設(shè)備進(jìn)行了自動(dòng)控制設(shè)計(jì),提升了冷鋸自動(dòng)化運(yùn)行程度,提高了生產(chǎn)作業(yè)率,同時(shí)降低了人工生產(chǎn)勞動(dòng)強(qiáng)度。

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