物料跟蹤系統在濟鋼4300mm步進加熱爐上的應用

孫成龍

【摘要】 濟鋼4300mm加熱爐自動控制系統是根據用戶的要求和實際情況，并結合在加熱爐應用中得的經驗。控制系統采用西門子公司可編程控制器，本體部分控制采用儀電合一控制方式，每座加熱爐使用一臺冗余PLC控制，公用的輔助系統使用PLC系統。PLC分別控制1#、2#加熱爐和爐外裝出料輥道，完成現場數據的采集、運算和控制輸出，實現了物料系統的全面跟蹤。

【關鍵詞】 物料跟蹤系統 濟鋼4300mm加熱爐 自動控制系統

一、控制系統的構成

1.1控制系統硬件構成

1.1.1硬件配置

濟鋼新厚板生產線加熱爐系統各站之間采用EtherNet網連接，采用TCP/IP協議進行通訊，主站與遠程站采用Profibus DP通訊方式，部分電控系統機架采用本地主輔機架總線通訊方式。

加熱爐PLC負責控制加熱爐本體部分的設備和生產系統的檢測、控制，由儀控系統設計，采用冗余PLC，型號414-4H。

儀控系統設計5個遠程站，采用Profibus DP通訊方式，遠程站使用冗余Profibus DP模塊。加熱爐電控系統設計了兩個本地輔機架，采用總線方式與主站通訊，對加熱爐本體的電氣設備進行檢測、控制；設計了3塊PP17操作面板作為加熱爐裝鋼機、裝鋼爐門、步進梁、出鋼爐門、出鋼機的集中監控設備；設計了一個遠程站和一塊PP17操作面板用于液壓系統的檢測、控制；設計了4臺變頻器用于裝鋼機和出鋼機的進退控制。

1.1.2軟件配置

本系統控制軟件采用STEP 7，監控軟件采用WinCC，應用軟件為Office2003、McAfee，運行平臺為WindowsXP操作系統。

1、使用模塊包括： （1）應用編碼器的計數值采集；（2）模擬量輸入和輸出，用于采集步進梁位置，裝出鋼機位置等信號，用于控制步進梁速度和裝出鋼機速度的給定；（3）數字量輸入和輸出，采集室內所有開關和接觸器輔助點信號的采集，用于控制液壓站內所有電磁閥的啟停和室內接觸器的啟動以及指示燈等的輸出。

2、通過采用EtherNet網連接，采用TCP/IP協議進行通訊與PLC系統之間實現Profibus的通訊連接。

二、控制內容

對加熱爐基本控制要求是：設備運行安全穩定、自動控制可靠、鋼坯跟蹤數據真實準確。

2.1程序設計思路

1.加熱爐一級系統自加熱爐二級系統獲得PDI數據，包括鋼坯ID，長、寬、高，目標道次。通訊方式為二級系統通過OPC方式直接將數據寫入公輔系統PLC的DB塊內。如果L2系統出現故障無法與L1系統通訊，則操作人員在L1的HMI錄入鋼坯的PDI數據。加熱爐L2傳遞的數據或L1錄入的數據均進入一段數據緩沖區，如果緩沖區有空間，L2的數據自動進入。原料崗位的操作人員根據實際上線的鋼坯的信息，在緩沖區內選擇正確的鋼坯，選中后手動傳遞給L1的物料跟蹤系統，在L1系統建立鋼坯的信息。

2.當鋼坯有一組輥道完全進入另一組輥道后，鋼坯數據由本組輥道對應的DB塊傳遞給下一組輥道對應的DB塊，同時刪除自身的數據信息。物料跟蹤系統根據變頻器頻率計算的輥道理論速度計算鋼坯在輥道上的位置，并根據冷金屬檢測器檢測的信號修正位置，實時更新物料跟蹤系統DB塊內的鋼坯位置。當鋼坯定位完畢后，物料跟蹤信息正確，延時5秒后鋼坯信息自動傳遞給裝鋼機。

3.鋼坯在加熱爐內由步進梁控制運動，鋼坯位置根據步進梁的移動計算。鋼坯在加熱爐內的跟蹤見加熱爐L1-L2數據交換信息文檔。當爐內鋼坯前進到出爐端爐內激光檢測位置時，到達出鋼位置。加熱爐內最前一塊鋼坯信息傳遞到1#鋼坯位置，同時刪除傳遞的信息。

4.出鋼機出鋼時，出鋼機到達加熱爐內鋼坯位置，上升超過步進梁高度，加熱爐超過位置鋼坯信息傳遞給出鋼機，但信息不刪除。出鋼機回到出爐輥道位置，下降超過輥道，出鋼機鋼坯信息傳遞給輥道，同時刪除出鋼機和加熱爐內超過位置鋼坯信息。

5.輥道鋼坯數據與加熱爐內鋼坯數據通過PLC之間的通訊實現。加熱爐每道次最多裝26塊鋼坯，靠近出鋼側位置序號小，靠近裝鋼側位置序號大，出鋼位置的鋼坯序號為1。鋼坯在加熱爐內的動作過程為：鋼坯根據步進梁的動作移動，當步進梁升高超過固定梁高度后，建立進退動作過程，根據進退動作記錄行進距離，下降到低于固定梁位置取消進退過程，記錄進物料跟蹤記錄。

2.2報警系統

液壓系統、傳動系統和監控系統的正常運行是保證整個系統的關鍵。系統在微機有實際運行時間顯示/過濾器堵塞聲光報警指示顯示每臺變頻器的實際運行的電流/電壓/轉矩/故障代碼并同步記錄，以便工作人員查看處理。

三、結束語

采用PLC系統配置靈活，投資經濟，程序可方便快捷的在線進行修改，運行可靠。工控機提供的監視畫面實現了可視化的操作畫面，便于操作工操作。

參 考 文 獻

[1]薛興昌 馬竹梧. 鋼鐵工業自動化. 第1版，冶金工業出版社， 北京， 2010，1.