二高線自動化控制系統升級改造

范莉莉

摘 要：介紹了高線生產線自動化控制系統中，關于穿水冷卻系統和自動裝鋼系統系統的定義，特點，編程，通訊及實現情況。

關鍵詞：穿水冷卻系統；自動裝鋼系統；plc；以太網通訊

一、項目實施前現狀或原因

宣鋼二高線是我公司精品線材生產基地，投產已有十一年，隨著鋼材市場的競爭加劇，顧客對精品鋼材的質量要求非常高，關于產品質量異議的案件逐年增加，這就要求我們必須生產出高品質的成品材。在公司領導的指導下，2016年對二高線的裝備進行了升級改造。其中穿水冷卻系統和自動裝鋼系統也進行了全面改造。

二、自動穿水項目的具體實施方案或改進措施

該水冷的電氣控制系統由一套西門子PLC400主柜和兩套西門子PLC300遠程工作站組成。負責采集現場預水冷鍛（兩段）、精軋后水冷段（四段）的水壓、水溫、水流量以及通過與主軋線PLC2的以太網通訊引入13D、18D的 軋機速度，2#剪后、精軋機前熱檢的開關量有鋼信號和精軋機前后高溫計、吐絲高溫計的溫度信號。

該系統生產模式分為溫度閉環控制和流量閉環控制兩種自動控制方式。可以通過上位機HMI工藝畫面進行選擇工作模式，該系統會根據不同鋼種自動生成冷卻軋制參數表，操作工只要輸入當前要生產的鋼種，系統就會依據軋制參數、線材的目標溫度值智能生成一套水冷參數，不需人工干預。另外重新組態了WINCC監控和不同的操作界面，方便崗位工實施監控水冷狀態和溫度、給水量的調整。

該系統由PLC01控制主柜（L2）通過PROFIBUS DP網串接現場兩臺遠程控制柜（04R1011、04R1011）組成，另外主操臺上位機HMI工藝畫面（L1）通過以太網與L2主柜通訊模板連接，進行數據通訊。在正常生產前需保證穿水冷卻系統與主軋線和L2系統的通訊正常。水冷系統包括預水冷和穿水冷兩部分共六段水冷段，每一段安裝帶反饋的水量調節閥、噴水電磁閥、發撲氣電磁閥、壓力變送器、流量變送器、溫度傳感器各一臺。操作工可以通過此界面進行生產模式的選擇，生產模式確定后可選擇水箱的兩種工作模式，最后是選擇電磁閥的控制模式。此界面還可對工作中的供水量、供水壓力、供水溫度進行實時趨勢監控和報警。

（一）溫度閉環控制

當選擇溫度閉環控制時，高溫計投入到邏輯運算中，L2給出前饋水量，L1系統按照L2系統給出的水量和高溫計反饋值進行給水生產，此時無需手動給定水流量。生產前操作工輸入需要軋制鋼種的各類參數后，L1與L2、主軋線PLC2通訊正常，此時可以生產過鋼，當13#機架前入口熱檢檢測到來鋼時L2自動更新水冷數據。

（二）流量閉環控制

當選擇流量閉環控制時，高溫計僅作為數據反饋，并不參與邏輯運算。操作工依據線材吐絲目標溫度的要求，通過調整各段水流量的給定，來保證線材出口溫度在要求的范圍內。閥門按照“手動流量”或者“手動閥位”模式進行生產。當采用手動流量時，操作工可手動設定每個水箱的流量，當采用手動閥位時，操作工手動設定每個水箱的閥位開度（0～100% 0為閥位全關，100%為閥位全開）。

（三）電磁閥的電氣控制

電磁閥在正常生產時所有閥門都處于全開狀態，在自動狀態下可選擇某個閥單獨不開啟，電磁閥也可集中控制關斷。在HMI畫面控制狀態區域點擊“投用”可以關斷一個或多個水箱，使之不參與水冷控制，向地溝進行排水。

三、自動裝鋼項目的具體實施方案或改進措施：

本自動裝鋼系統主要包括升降臺自動、上料臺架自動、受料輥道自動、測長輥道自動、入爐懸臂輥道自動和入爐定位六個方面。另外重新組態了WINCC監控和操作畫面方便崗位工實施監控裝鋼狀態和畫面裝鋼。

（一）升降臺自動

升降臺的工藝原理是將上料臺架上的鋼坯放在受料輥道上的一個承重平臺，其自動原理為測長輥道的冷檢檢測沒有鋼坯時升降臺自動上升，當上料臺架運行一個周期停止動作后升降臺自動下降。

（二）上料臺架自動

上料臺架是裝鋼系統的開始，天車將鋼坯放在上料臺架上，由東西兩個電機驅動上料臺架托起鋼坯上升、前進、下降、后退完成一個正循環，鋼坯能前進一個鋼坯寬度的距離。其自動原理為當升降臺上升到位時啟動上料臺架正循環，當檢測到升降臺有鋼后上料臺架自動停止。

（三）受料輥道自動

受料輥道是將升降臺上的鋼坯運送到測長輥道上的設備。由1臺西門子變頻器驅動9臺交流電機實現鋼坯的運送。其自動原理為當升降臺下降到位受料輥道自動正傳，當受料輥道出口冷檢檢測到鋼尾時受料輥道停止轉動。

（四）測長輥道自動

測長輥道顧名思義可以測量鋼坯的長度，如果鋼坯實際不標準可以剔廢，如果正常運送到入爐懸臂輥。同樣由1臺西門子變頻器驅動9臺交流電機實現鋼坯的運送。其自動原理為當升降臺下降到位測長輥道自動正傳，當測長輥道出口冷檢檢測到鋼尾時測長輥道停止轉動。

（五）入爐懸臂輥自動

入爐懸臂輥是將鋼坯送入爐內的輥道，包括爐內輥道9臺電機和爐口輥道2臺電機，由一臺西門子變頻器驅動。其自動原理為推鋼機后退到位，步進梁正循環下降至靜梁以下時自動正傳，入爐定位后停止轉動。

（六）入爐定位

入爐定位是將鋼坯運送到爐內合適的位置，即保證鋼坯的中點和加熱爐東西爐墻之間的中點重合，這種理想狀態可以保障步進梁的正常運行，避免定位不準引起的設備停車。其定位原理為在測長輥道的第二臺電機上加裝一個碼盤，同時利用測長輥道的入口冷檢和出口冷檢，測出即將入爐的這根鋼坯的實際長度D。在入爐懸臂輥爐內輥道的第一臺電機上加裝一個碼盤，測出入爐爐口冷檢到爐墻之間中點的距離B，利用此碼盤從入爐爐口冷檢有信號開始測算，使鋼坯行走（B+D/4）的距離可實現入爐的精確定位。

（七）監控畫面

由于入爐設備的手動控制由1號操作臺完成，并且主要設備都在1操作臺。而2號操作臺在出爐測，主要依據入爐的情況操作出爐設備，我們在2號操作臺加裝了WINCC監控和操作畫面，方便2號操作臺實時的監控自動裝鋼的情況，并且當1號操作臺手動有故障時可以及時通知2號操作臺通過畫面操作可以實現不停機。另外當鋼坯長度不合適或有輥道變頻報故障時可以通過畫面報警及時反映出來，并且可以通過畫面復位。