摘要: 詳細(xì)介紹了攀鋼集團(tuán)江油長城特殊鋼有限公司棒線材廠新增大盤卷項(xiàng)目的自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括工藝流程、系統(tǒng)組成、卷取區(qū)設(shè)備的控制功能等。目前該系統(tǒng)已熱負(fù)荷試車成功，運(yùn)行穩(wěn)定、自動(dòng)化程度高。

　　關(guān)鍵詞: 大盤卷; PLC; 卷取機(jī)

　　0 引言

　　本系統(tǒng)是攀鋼集團(tuán)江油長城特殊鋼有限公司

　　( 攀長特) 棒線材連軋生產(chǎn)線新增大盤卷工程，卷取區(qū)新增在冷床區(qū)出口，卷取區(qū)在整個(gè)生產(chǎn)線的 地位是至關(guān)重要的，這個(gè)區(qū)域自動(dòng)化水平的高低， 直接關(guān)系到車間的產(chǎn)量和產(chǎn)品的質(zhì)量。本文以

　　2017 年 12 月投產(chǎn)的卷取區(qū)為例，介紹其自動(dòng)控制系統(tǒng)及卷取區(qū)設(shè)備的主要功能。

　　本自動(dòng)控制系統(tǒng)是由電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)、基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)( L1) 以及兩類通信網(wǎng)絡(luò)組成的并行運(yùn)算、集中管理、分散控制、資源共享的分布式控制系統(tǒng)。

　　1 控制工藝

　　盤卷區(qū)主要包含飛剪、夾送輥及轉(zhuǎn)轍器、卷取前夾送輥、活動(dòng)導(dǎo)槽、螺旋管、加勒特卷取機(jī)、卸卷機(jī)、升降機(jī)、輥床、液壓潤滑等設(shè)備。

　　型號(hào)為 CPU 416-3PN / DP，針對(duì)基于 Profibus 網(wǎng)絡(luò)通信的全數(shù)字變頻裝置而設(shè)計(jì)的全數(shù)字化控制系統(tǒng)。基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)與傳動(dòng)系統(tǒng)之間完全通過網(wǎng)絡(luò)交換信息; 控制信息和系統(tǒng)狀態(tài)信息通過監(jiān)控網(wǎng)( Ethernet) 和分布式 I / O 網(wǎng)( Profibus) 交換。

　　2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　據(jù)卷取區(qū)生產(chǎn)工藝需要，系統(tǒng)采用可編程控制器 PLC( 采用 Siemens 公司 S7 系列 PLC) ，CPU

　　夾送輥夾送過程: 鋼的尾部脫離上游機(jī)架前夾送輥以設(shè)定的超前率運(yùn)行，此時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行限 幅; 鋼的尾部一旦脫離上游機(jī)架，夾送輥按級(jí)聯(lián)速度運(yùn)行( 不帶超前率) ，并且打開轉(zhuǎn)矩限幅，實(shí)現(xiàn)夾送功能。當(dāng)生產(chǎn)大規(guī)格的時(shí)候，由于鋼卷較重，鋼 卷離開上游軋機(jī)后和卷取機(jī)具有同步加速功能， 以確保盤卷尾段順利進(jìn)入卷取機(jī)。

　　遠(yuǎn)程 I / O 系統(tǒng)選用西門子 ET200M 系列產(chǎn)品，開關(guān)量輸入輸出模塊選用 32 點(diǎn) DI / DO 模塊。接口模塊選用 IM153-4，用于與現(xiàn)場總線的連接。設(shè)置 3 套人機(jī)監(jiān)控接口系統(tǒng)。

　　PLC 控制系統(tǒng)編程軟件選用 Siemens Step7 V5. 5 SP3。HMI 系統(tǒng)操作軟件采用 Windows 7。人機(jī)接口監(jiān)控系統(tǒng)編程軟件選用 Siemens WinCC

　　3 控制功能及控制方式

　　盤卷區(qū)主要控制功能如下:

　　( 1) 卷取前夾送輥控制

　　卷取前夾送輥位于活動(dòng)導(dǎo)槽末端，主要用于保證連軋區(qū)的來料速度恒定，以保證穩(wěn)定卷取，從而取得理想的卷形，生產(chǎn)過程中采取全程夾送模式。

　　( 2) 活動(dòng)導(dǎo)槽和螺旋管控制過程中，卷取板上的開槽能夠通過卸卷裝置伸出活動(dòng)導(dǎo)槽起到支撐夾送輥的作用，將棒料導(dǎo)入升降螺旋管中，接鋼時(shí)跟隨螺旋管同步升降。升降螺旋管，主要對(duì)棒料進(jìn)行預(yù)彎，并隨轉(zhuǎn)桶內(nèi)鋼的高度上升而上升，起到優(yōu)化卷形的作用?；顒?dòng)導(dǎo)槽和升降螺旋管在正常過鋼時(shí)處于同步模式，升降螺旋管為主，活動(dòng)導(dǎo)槽跟隨升降螺旋管而升降。

　　開始時(shí)升降螺旋管位于轉(zhuǎn)桶內(nèi)，和活動(dòng)導(dǎo)槽 同時(shí)在低位，過鋼過程中活動(dòng)導(dǎo)槽跟隨升降螺旋 管按設(shè)定速度上升。當(dāng)鋼的尾部進(jìn)入轉(zhuǎn)桶內(nèi)后， 導(dǎo)槽和螺旋管迅速上升到高位，螺旋管旋轉(zhuǎn)到離 線位，等待轉(zhuǎn)桶內(nèi)的鋼卸走后螺旋管旋轉(zhuǎn)到在線 位，活動(dòng)導(dǎo)槽和升降螺旋管下降至低位，等待下一 根鋼的到來。兩者的同步是該區(qū)域的接鋼關(guān)鍵，程序中做失步判斷，當(dāng)小范圍失步時(shí)，落后的設(shè)備要啟動(dòng)加速功能，如果失步較大，容易引起堆鋼事故時(shí)，啟動(dòng)碎斷剪進(jìn)行碎斷。

　　( 3) 加勒特卷取機(jī)控制

　　卷取機(jī)包括轉(zhuǎn)桶和卷取板兩部分，主要完成卷取功能。轉(zhuǎn)桶定位要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)桶停止后，在卷取板上升的 3 個(gè)拖臂，滿足定位精度在 ± 1°。轉(zhuǎn)桶速度給定: 為了改善卷形，在集卷過程中轉(zhuǎn)桶的速度要按照一定的三角波進(jìn)行周期性振蕩( 如圖 3 所示) 。在 HMI 上設(shè)定振蕩的高速和低速，程序根據(jù)該品種鋼的直徑和出口機(jī)架速度，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的三角波，將速度指令傳給變頻裝置。在 HMI 上可以設(shè)定 T1 為加速減速時(shí)間、T2 為最小速度等待時(shí)間、T3 為最大速度等待時(shí)間。

　　( 4) 卸卷機(jī)控制

　　卸卷裝置的作用在于將卷取板上的盤卷移送到升降機(jī)位置進(jìn)行卸鋼。

　　卸卷裝置有 2 個(gè)工位: 取卷位、卸卷位( 升降

　　4 結(jié)束語

　　2017 年 12 月，攀鋼集團(tuán)江油長城特殊鋼有限公司棒線材連軋生產(chǎn)線新增大盤卷工程順利通過了熱負(fù)荷試車。該工程卷取區(qū) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，應(yīng)用效果很好，為國內(nèi)大盤卷生產(chǎn)線的系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了有益的參考。