劉 旭

（河鋼集團(tuán)邯鋼邯寶冷軋廠，河北 邯鄲 056003）

引言

邯鋼邯寶冷軋廠鍍鋅機(jī)組為兩條國(guó)際先進(jìn)的熱鍍鋅全自動(dòng)化生產(chǎn)線，年設(shè)計(jì)產(chǎn)能100 萬(wàn)t。該機(jī)組總體規(guī)劃設(shè)計(jì)由CMI 公司完成，控制系統(tǒng)由德國(guó)SIMENS 公司設(shè)計(jì)完成。鍍鋅機(jī)組產(chǎn)品以鋼卷形狀下線，下線之后經(jīng)由鋼卷小車(chē)和步進(jìn)梁等物流設(shè)備運(yùn)抵廠區(qū)4 號(hào)庫(kù)區(qū)存儲(chǔ)鞍座區(qū)域，再由庫(kù)區(qū)天車(chē)作業(yè)吊卷至2 號(hào)包裝機(jī)組入口區(qū)域進(jìn)行后續(xù)包裝工序。針對(duì)生產(chǎn)期間出現(xiàn)的物流設(shè)備常見(jiàn)故障，天車(chē)吊卷造成鋼卷?yè)p傷問(wèn)題及增加節(jié)能降耗措施的新物流設(shè)備等制定可行性方案和進(jìn)行了合理的改進(jìn)。

1 存在的問(wèn)題

1）運(yùn)輸鋼卷至4 號(hào)庫(kù)的鍍鋅2 號(hào)梭車(chē)由于采用滑輪掛纜設(shè)計(jì)，在線工作滑輪單線數(shù)目多達(dá)60 組，維護(hù)工作量巨大故障點(diǎn)較多，故障發(fā)生時(shí)動(dòng)力電纜和通訊線極易損壞，導(dǎo)致小車(chē)癱瘓，成品卷無(wú)法正常運(yùn)至4 號(hào)庫(kù)進(jìn)行包裝，嚴(yán)重影響了鍍鋅產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)奏。

2）鍍鋅線原設(shè)計(jì)出口下線的成品鋼卷在運(yùn)抵廠區(qū)4 號(hào)庫(kù)區(qū)鞍座后，需要天車(chē)作業(yè)將鋼卷吊至2#包裝機(jī)組進(jìn)行后續(xù)打包工作。鋼卷在天車(chē)夾鉗作業(yè)時(shí)容易造成側(cè)面碰傷、外圈卷邊、落卷壓印、內(nèi)圈松弛等產(chǎn)品質(zhì)量缺陷，嚴(yán)重影響鋼卷品質(zhì)導(dǎo)致客戶(hù)質(zhì)量異議頻繁發(fā)生。產(chǎn)品卷必需經(jīng)天車(chē)調(diào)動(dòng)不僅消耗了大量人力電力能源，而且在天車(chē)出故障時(shí)鋼卷容易掉落砸壞設(shè)備造成重大損失。

3）二號(hào)包裝機(jī)組1 號(hào)小車(chē)采取拖鏈電纜方式供電和傳輸信號(hào)，拖鏈在使用過(guò)程中經(jīng)常損壞造成電纜及信號(hào)線纜故障，恢復(fù)起來(lái)耗時(shí)費(fèi)力，直接影響鍍鋅線的生產(chǎn)節(jié)奏，同時(shí)消耗了大量拖鏈和電纜備件。

2 改進(jìn)措施

為了有效解決上訴缺陷故障帶來(lái)的問(wèn)題，對(duì)鍍鋅至2 號(hào)包裝機(jī)組鋼卷運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行了以下方面的改造：

1）改造鍍鋅兩條線的出口2 號(hào)梭車(chē)，掛纜去除滑輪裝置改用滑線供電，信號(hào)采用無(wú)線方式傳輸。

一是拆除滑輪及掛纜如圖1，將原車(chē)使用的激光編碼器移動(dòng)至地坑西側(cè)，并更改DP 通訊路徑和硬件配置。

圖1 梭車(chē)原設(shè)采用的滑輪及掛纜

二是小車(chē)攝取主電源采用集線器與滑線配套設(shè)備供電如圖2 所示。車(chē)載通訊模塊由DP 接口的IM153-1 更換為網(wǎng)線接口的IM153-4，同時(shí)增加一組帶天線的無(wú)線接收模塊用于連接主網(wǎng)無(wú)線信號(hào)。

圖2 改造后采取集線器和滑線供電

三是小車(chē)原主線PLC 控制邏輯保持不變，通過(guò)DP-DP-coupler 與新增直連車(chē)操作臺(tái)主PLC 進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，新增操作臺(tái)主PLC 再通過(guò)無(wú)線網(wǎng)與車(chē)載無(wú)線連接并對(duì)小車(chē)的液壓站系統(tǒng)和行走提升動(dòng)作進(jìn)行控制。新建西門(mén)子PLC 硬件組態(tài)如圖3。

圖3 PLC 硬件組態(tài)

2）新增物流1 號(hào)2 號(hào)車(chē)和高速小車(chē)，用于解決天車(chē)吊卷問(wèn)題，鋼卷通過(guò)新增物流小車(chē)直抵包裝機(jī)組。

一是增加包裝物流1 號(hào)車(chē)用于運(yùn)輸鍍鋅2 號(hào)線下線鋼卷至高速車(chē)1 號(hào)十字鞍座，增加包裝物流2號(hào)車(chē)用于運(yùn)輸鍍鋅1 號(hào)線下線鋼卷至高速車(chē)2 號(hào)十字鞍座，增加高速小車(chē)用于將鍍鋅1 號(hào)和2 號(hào)線下線鋼卷運(yùn)輸至包裝1 號(hào)車(chē)與高速車(chē)十字鞍座。為了便于遠(yuǎn)程操控，基于wincc 平臺(tái)開(kāi)發(fā)了物流車(chē)HMI如圖4。

圖4 新增物流車(chē)狀態(tài)顯示及控制畫(huà)面

二是新增的三臺(tái)鋼卷運(yùn)輸車(chē)，供電均采用滑線集線器配套系統(tǒng)，控制信號(hào)采用無(wú)線模塊通訊，每臺(tái)小車(chē)均獨(dú)立配置一臺(tái)S7-300CPU 以及相應(yīng)的I/O 模塊，車(chē)載液壓系統(tǒng)由自帶CPU 完成監(jiān)測(cè)和控制，CPU只與外界交換安全聯(lián)鎖信號(hào)和命令。提升采取液壓驅(qū)動(dòng)，行走動(dòng)作由變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)完成，位置則由光柵和激光編碼器進(jìn)行定位。

3）改造包裝機(jī)組1 號(hào)小車(chē)，拖鏈電纜供電方式改用滑線供電，信號(hào)由網(wǎng)線傳輸改用無(wú)線方式傳輸。

一是拆除滑輪及掛纜，將原車(chē)使用的旋轉(zhuǎn)型編碼器改造為激光編碼器，并更改DP 通訊路徑和硬件配置。

二是安裝滑線，小車(chē)主電源采用集線器與滑線配套設(shè)備供電。車(chē)載通訊模塊由DP 接口的IM153-1更換為網(wǎng)線接口的IM153-4，同時(shí)增加一組帶天線的無(wú)線接收模塊用于連接主網(wǎng)無(wú)線信號(hào)。新增無(wú)線模塊如下圖5 所示。

圖5 車(chē)載無(wú)線模塊端子箱及天線

三是小車(chē)原主線PLC 控制邏輯保持不變，通過(guò)無(wú)線發(fā)射和接收模塊連接網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊從而控制小車(chē)的液壓站系統(tǒng)和行走提升動(dòng)作。小車(chē)地面操作臺(tái)內(nèi)變頻器拆除不再使用，而是采用車(chē)載電氣柜內(nèi)變頻器對(duì)行走電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

四是包裝1 號(hào)小車(chē)與高速車(chē)之間聯(lián)鎖邏輯通過(guò)包裝機(jī)組主PLC 與高速車(chē)車(chē)載PLC 直接進(jìn)行交換。

3 效果及效益

3.1 效果

鍍鋅包裝直連小車(chē)在完成改造后，4 號(hào)庫(kù)天車(chē)不用再頻繁吊運(yùn)鍍鋅下線鋼卷，杜絕了鋼卷在吊運(yùn)時(shí)產(chǎn)生的隔傷質(zhì)量問(wèn)題，減少了客戶(hù)質(zhì)量異議給邯鋼帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。鋼卷運(yùn)輸不再有上升下降的動(dòng)能損耗，只需經(jīng)過(guò)小車(chē)在水平位置運(yùn)輸，大大減少電力消耗，更加綠色環(huán)保。鍍鋅2 臺(tái)梭車(chē)和包裝機(jī)組1號(hào)小車(chē)的舊車(chē)改造，使用了更加先進(jìn)的無(wú)線控制技術(shù)，同時(shí)摒棄了故障率高維護(hù)量大的滑輪掛纜結(jié)構(gòu)，采用了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低易維護(hù)的滑線集線器進(jìn)行供電，很大程度上降低了維護(hù)成本和備件成本。包裝直連小車(chē)系統(tǒng)的投用，在很大程度上提高了鍍鋅成品卷的運(yùn)輸效率，而且更加綠色環(huán)保，同時(shí)也成為邯鋼又一無(wú)線技術(shù)領(lǐng)域成功應(yīng)用范例。

3.2 效益

1）改造前因吊運(yùn)造成鋼卷隔傷質(zhì)量異議4 次/周，改造后因隔傷造成的質(zhì)量異議未發(fā)生過(guò)。質(zhì)量異議每次按照損失1 萬(wàn)元計(jì)算，一年減少損失：

2）改造后電量費(fèi)用平均減少2 000 元/d。一年可以減少電費(fèi)2 000 元/d×360 d/年=720 000 元/年=72 萬(wàn)元/年。

3）改造前滑輪每年消耗量為200 個(gè)電纜更換4根。改造后滑輪和電纜消耗為0。滑輪一組200 元，電纜1 根5 萬(wàn)元，則每年減少備件費(fèi)用200×0.02萬(wàn)元+4×5 萬(wàn)元=24 萬(wàn)元。

綜上，年經(jīng)濟(jì)效益合計(jì)216+72+24=312 萬(wàn)元。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)鍍鋅鋼卷運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行改造，切實(shí)提高了鋼卷運(yùn)輸效率，減少了質(zhì)量缺陷異議，降低了維護(hù)勞動(dòng)強(qiáng)度同時(shí)降低了備件消耗，更加的綠色環(huán)保節(jié)能，無(wú)線技術(shù)在物流車(chē)上的應(yīng)用為行業(yè)領(lǐng)先水平。