控制在精品棒材生產線的應用

于寶琨

摘要：本文主要介紹了PLC在宣鋼棒材生產線工藝自動控制系統的應用，并針對在使用過程中存在的問題進行改造，重點對上料區技術系統、冷床區和收集區小車系統進行優化，從而保障了PLC的穩定性和可靠性。新項目的實施不僅節省人力物力成本，降低了工人勞動強度，還提高了產量和產品質量，有效降低了設備故障率。

關鍵詞：PLC；自動控制；抗干擾

宣鋼精品棒材生產線于2012投入運行，基礎自動化控制系統由西門子公司S7 400系列PLC和人機接口監控系統（HMI）組成。PLC系統完成工藝控制以及部分的數據采集，而HMI系統完成對數據設定、監視與歷史數據歸檔。PLC采用S7400系列，由PLC1（加熱爐區）PLC2（軋機區）PLC3（冷床區）PLC4（收集區）系統組成。

1 生產線PLC控制工藝流程

由煉鋼廠提供冷坯、熱坯，當正常熱送熱裝時，煉鋼車間提供連鑄坯由輥道成排運動到車間的原料跨，經橫移分鋼裝置分鋼后單根送至入爐輥道上。入爐輥道將鋼坯向加熱爐方向運輸，經設在輥道中的坯料秤稱重，自動顯示記錄沒跟坯料中重量。坯料在裝爐輥道運輸過程中有自動測長裝置對坯料進行測長使坯料進入加熱爐后能準確對中。對于不合格坯料有剔除裝置剔出，合格的鋼坯經爐前輥道輸送出爐，經過高壓水進行除鱗后進入粗軋機架，經過1#剪切頭、尾后送往中軋機組，出中軋機組的軋件通過輥道進入2#飛剪切頭尾進入精軋機組，經過3#倍尺飛剪剪切成倍尺并輸送至冷床。

2 棒材生產線在PLC運行中的缺陷

2.1 打包機扭結差

原設計打包機打包完成后，扭結頭直著在輥道上行走，容易對引板發生掛蹭，導致打包線位置跑位，且對于掛環的集港材掛環產生影響，導致平移鏈經常被掛壞。且產品美觀度較差。

2.2 冷床區和收集區小車控制系統缺陷

宣鋼棒材生產線的冷床區的輸出運料小車以及收集區的移鋼臺架小車的位置控制主要依靠編碼器控制，但在現場強電磁干擾的影響下，編碼器無法正常工作，頻頻報故障，制約正常生產。另外由于冷床區的小車是分為三段獨立的小車在同步性上很難保證，這樣經常導致倍尺棒層出現“S”彎。既影響產品質量又增加了收集難度。為了保證生產高效的進行，同時減輕工人的勞動量，小車控制系統的改造十分必要。

2.3 收集速度慢

冷床是棒材生產線收集設備，收集裙板分為高中低三個位置，當倍尺螺紋鋼到達分鋼點，裙板開始動作：低位接鋼、中位減速、高位拋鋼，冷床動作一次，完成接鋼動作，整個過程對生產節奏有著重要的影響。隨著“頭頂尾”過鋼的投入，生產節奏加快，第二根倍尺從裙板拋下時，冷床來得及動作，導致螺紋鋼頂撞動齒條形成亂鋼現象。

2.4 出爐輥道改造

出爐輥道不能連續出鋼每只鋼之間必須拉開一定的出鋼距離。這樣才能保障不會發生追尾，但是出鋼節奏較低，且由于出爐輥道經常性的高速和低速切換，高低速之間的輥道磨損較嚴重，經常性出現斷軸和燒電機現象。為了加快出鋼節奏，保障出爐輥道的穩定運行，需將出爐輥道改為頭頂尾連續過鋼。

3 解決方案

3.1 打包機后增加打包頭壓倒裝置

在每個區域的2號打包機后需增加一個壓倒裝置，將直著的打包頭壓倒，這樣既美觀，又不影響掛環，且對輥道不會產生掛蹭現象。改壓倒裝置需要一支氣缸推動，氣缸由電磁閥控制。在改裝置前增加檢測光柵，當鋼經過時，光柵檢測到信號，發出命令，電磁閥動作，壓輥壓倒鋼上，在鋼行走時，壓輥將打包頭壓倒。并修改打包機控制PLC程序，實現自動控制，保證打包機后的壓倒裝置正常運行。

3.2 冷床區和收集區小車控制系統改造

冷床區的1#、2#、3#運料小車在機械上連為同軸以后，并在傳動控制中采取了主從控制。以1#運料小車為主電機，2#、3#運料小車為從電機，自動化系統從1#運料小車電機獲取傳動信息并向三部車同時發出命令，這樣2#、3#運料小車跟隨1#運料小車運動。運料小車的位置控制由編碼器控制改為光電開關，在小車的前進位與后退安裝光電開關。在PLC系統中小車的前進與后退距離不再由編碼器的脈沖來計算，而是直接由前進位與后退位的光電開關來控制，通過程序延時在光電開關位置前自動減速，慢速運行到光電開關處停車，極限位的行程開關信號用于極限保護。收集區的移鋼臺架小車與冷床區的運料小車存在相似的問題，于是基本上采用了同樣的改造方案，在PLC系統里將小車由編碼器控制改為光電開關控制，同樣在前進與后退位加裝光電開關，極限保護由極限位的行程開關負責，大大提高了設備的穩定性。

3.3 改進冷床動齒程序提高收集速度

通過反復觀察現場實際情況，翻看冷床動齒程序，將原程序中的裙板由低位到高位的時間參數進行了重新計算并加上了延時功能，修改后冷床接鋼情況大有改善，技術人員又將延時的控制點，做到了Wincc畫面上，操作工根據不同規格不同鋼種的工況，進行拋鋼時間的修正，滿足生產需求。

3.4 出爐輥道實現頭頂尾出鋼

要想實現頭頂尾連續出鋼，必須保證1架始終在咬鋼狀態，而又得保證鋼坯出二架與一架拉開距離，不會發生追尾事故，所以，必須在1架剛咬鋼的瞬間1架的速度大幅下降，而進入二架后逐漸恢復，這樣既能保障連續咬鋼又能保障與2架速度的匹配。從而能將鋼坯在二架與一架之間分開。所以需要按照鋼坯長度，即在離1架11.9米處安裝熱檢一個，保障1架能夠知道何時是咬鋼降速階段。程序優化后，具體的控制邏輯為：首架軋機咬入鋼后，開始降速，降速比例為 0.7，持續時間為3.5秒，目的是使鋼在1架和2架軋機之間分開，實現兩根鋼坯頭頂尾咬入軋機，從而達到提高生產節奏的目的。對頭頂尾程序優化修改后，消除了鋼坯在粗軋分不開而造成的堆鋼故障，保障了生產的順利進行，大幅度提高了生產線的生產節奏，為公司實現了增收創效。

4 結語

隨著工業自動化程度的不斷提高，只有不斷的改進與優化才能使整個PLC系統逐漸完善，滿足快節奏的生產需要。