熱連軋帶鋼免酸洗表面處理線控制系統(tǒng)

馬 峰

(山西太鋼不銹鋼股份有限公司，山西 太原 030003)

1 項(xiàng)目概況

太鋼熱連軋鋼卷表面處理線設(shè)計(jì)能力為年處理鋼卷50萬(wàn)噸，其主要功能是使用先進(jìn)新型環(huán)保的無(wú)酸表面清潔技術(shù)對(duì)鋼卷進(jìn)行表面處理，利用鋼砂、水、水基防銹劑作為工作介質(zhì)，通過(guò)噴射泵對(duì)帶鋼表面進(jìn)行噴射處理，以去除帶鋼表面的氧化物或氧化鐵皮，然后使用氣刀裝置進(jìn)行氣刀吹干而使帶鋼表面清潔光滑。此工藝代替酸洗、拋丸、高壓水沖洗等傳統(tǒng)處理工序，不僅避免了酸洗工藝對(duì)于空氣、水及工人健康的影響，也能很好地避免如拋丸車間的空氣污染等，杜絕了廢棄物的產(chǎn)生，而且介質(zhì)全部循環(huán)利用，鋼卷表面清潔度高，具有更優(yōu)越的抗腐性能，實(shí)現(xiàn)了綠色生產(chǎn)，達(dá)到了節(jié)能、降耗、環(huán)保的目的，滿足了高端用戶和特殊行業(yè)的需求。鋼卷表面處理線主要由三部分組成：①開(kāi)卷、矯直、剪切、卷取等配套設(shè)備，由CISDI中冶賽迪、陜壓、太重設(shè)計(jì)制造；②EPS(Eco-Pickled Surface)表面免酸洗處理單元，由美國(guó)TMW公司設(shè)計(jì)制造(目前太鋼熱連軋廠配置了三個(gè)單元)；③鋼卷產(chǎn)品包裝線，由廠家信諾設(shè)計(jì)制造。

2 EPS表面免酸洗處理單元工作原理

EPS單元由鋼砂篩分系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)和噴砂清洗系統(tǒng)三部分組成。鋼砂篩分系統(tǒng)主要設(shè)備包括一次沉淀池、二次沉淀池(P1和P2)、運(yùn)渣池(P3)、旋風(fēng)分離器；水循環(huán)系統(tǒng)主要設(shè)備包括磁力分離器水箱、過(guò)濾水水箱、廢料渣清理裝置、最終清洗水箱、熱交換器；噴砂清洗系統(tǒng)主要設(shè)備包括渦輪室、砂漿渦輪機(jī)、射流器、運(yùn)輸輥道及導(dǎo)向桿、擠干輥、沖洗裝置。

EPS工藝單元的核心是砂漿渦輪機(jī)，如圖1所示。砂漿混合物(鋼砂和水)持續(xù)不斷地被泵送到渦輪機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的葉輪上，朝著帶鋼表面的葉輪外圍是開(kāi)口的，砂漿混合物流出后噴射到帶鋼表面上。帶鋼表面每秒鐘受到數(shù)千次鋼砂打擊，用以除去鋼卷表面的鐵鱗。同時(shí)，渦輪室內(nèi)部的高壓水也噴到帶鋼表面上，將帶鋼表面上的鐵鱗顆粒和鋼砂沖洗掉，回流到鋼砂和鐵鱗分離裝置，并且鋼砂可以重復(fù)循環(huán)使用。

圖1 砂漿渦輪機(jī)

一個(gè)EPS單元里有8個(gè)砂漿渦輪機(jī)，帶鋼上面4個(gè)、下面4個(gè)，可以覆蓋整個(gè)帶鋼寬度。太鋼熱連軋鋼卷表面處理線目前配置了三個(gè)EPS單元。

3 EPS處理線控制系統(tǒng)構(gòu)成和功能

EPS處理線采用兩級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，即基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)L1和過(guò)程控制計(jì)算機(jī)L2，L1與L2之間通過(guò)以太網(wǎng)通訊，控制系統(tǒng)組成示意圖如圖2所示。圖2中，EPC為鋼板對(duì)中控制；CPC為鋼板對(duì)邊控制；MCC為電氣控制配電柜；PA1、PA2為終端PC；ASW1、ASW2為交換機(jī)。

圖2 EPS控制系統(tǒng)

3.1 基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)L1

L1控制系統(tǒng)采用西門(mén)子S7-400 PLC、ET200MET200S分布式I/O模塊(如圖2中的伺服閥液壓站IO站、主操作臺(tái)IO站、輔助液壓站IO站和各種閥臺(tái)IO站)以及西門(mén)子FM458處理器等硬件配置，主要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的時(shí)序控制、速度控制、張力控制、產(chǎn)品跟蹤信息的控制等功能。采用主站PLC/從站ET200結(jié)構(gòu)進(jìn)行配置，各個(gè)系統(tǒng)組成部分主要通過(guò)Profibus進(jìn)行通訊。

SIEMENS S7-400 PLC用于一般順序控制，主要完成輔助系統(tǒng)控制、作業(yè)線順序控制、定位控制速度主令、自動(dòng)分切控制、數(shù)據(jù)通信、開(kāi)卷機(jī)張力控制、卷取機(jī)張力控制等。

EPS免酸洗表面處理線PLC控制系統(tǒng)通過(guò)Profinet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，主要實(shí)現(xiàn)帶鋼表面的物理打擊除磷、除磷介質(zhì)的循環(huán)利用及廢物的分離控制等功能。EPS PLC控制功能主要有：鋼砂篩分功能、水循環(huán)使用功能、噴砂清洗帶鋼表面PID控制功能、帶鋼表面風(fēng)干功能、EPS帶鋼表面檢測(cè)功能、帶鋼表面光亮度檢測(cè)、EPS速度自動(dòng)設(shè)定等。

HMI控制系統(tǒng)由服務(wù)器和PC終端組成，通過(guò)WinCC工業(yè)組態(tài)軟件完成HMI的開(kāi)發(fā)及人機(jī)畫(huà)面顯示，并對(duì)部分過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔。主要功能包括作業(yè)線生產(chǎn)狀態(tài)模擬顯示、輔助系統(tǒng)狀態(tài)顯示、設(shè)備狀態(tài)顯示、自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)顯示、鋼卷跟蹤顯示、故障顯示及報(bào)警、維護(hù)畫(huà)面(如設(shè)備鎖定)等。表面處理機(jī)組顯示畫(huà)面如圖3所示。

圖3 表面處理機(jī)組顯示畫(huà)面

3.2 過(guò)程控制計(jì)算機(jī)L2

過(guò)程控制計(jì)算機(jī)L2采用C/S架構(gòu)，硬件配置為HP PC服務(wù)器(如圖2中的PA1、PA2)，通過(guò)Visual Studio 2010開(kāi)發(fā)軟件進(jìn)行前臺(tái)開(kāi)發(fā)，采用Microsoft SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，L2控制功能如下：

(1) 生產(chǎn)計(jì)劃管理：主要是對(duì)鋼卷的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，鋼卷數(shù)據(jù)主要包括鋼卷的規(guī)格信息、強(qiáng)度信息以及鋼卷的計(jì)劃分卷數(shù)據(jù)等等。

(2) 產(chǎn)品數(shù)據(jù)的跟蹤：根據(jù)L1控制邏輯的信號(hào)，L2完成數(shù)據(jù)的傳遞，并畫(huà)面直觀顯示，同時(shí)人工可以進(jìn)行修正。鋼卷跟蹤提供的功能有鋼卷位置修正、卷號(hào)登錄和重量修正。

(3) 設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的計(jì)算、設(shè)定及歸檔：根據(jù)帶鋼的材質(zhì)及規(guī)格，對(duì)設(shè)備進(jìn)行參數(shù)的計(jì)算和設(shè)定，并實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)規(guī)程數(shù)據(jù)的收集、存儲(chǔ)及讀取發(fā)送。

(4) 生產(chǎn)記錄和L1、L2數(shù)據(jù)的通訊。

3.3 自動(dòng)化儀表

在卷取卸卷裝置的1號(hào)步進(jìn)梁設(shè)置1套鋼卷貿(mào)易結(jié)算秤，由壓頭、接線盒、稱重終端和特殊電纜、稱重臺(tái)架構(gòu)成。稱重終端安裝在操作室，采用臺(tái)面安裝方式。稱量信號(hào)送表面處理線的L1系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視，信號(hào)通過(guò)Profibus-DP傳輸；同時(shí)也可在操作臺(tái)通過(guò)稱重終端進(jìn)行監(jiān)視。

4 結(jié)束語(yǔ)

太鋼熱連軋廠鋼卷表面處理線的投產(chǎn)，標(biāo)志著太鋼在帶鋼表面處理的節(jié)能環(huán)保生產(chǎn)技術(shù)上達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，同時(shí)，通過(guò)對(duì)引進(jìn)技術(shù)的消化吸收，也為下一步自主研發(fā)免酸洗工程技術(shù)打下了基礎(chǔ)。