棒材线成品收集区域打捆控制系统研发

陈向峰

（山钢股份莱芜分公司 自动化部，山东 莱芜 271104）

0 引言

成品收集区域打捆控制系统是棒材线重要的一道工序，该系统能否正常运行直接影响到前面自动轧制的节奏，是关系到棒材产量和质量的关键环节。作为棒材线的最后一道工序，莱钢棒材厂中小型轧线成品收集区自投产以来一直采用ABB MP90控制系统来完成棒材线成品收集区域打捆控制功能，然而该控制系统设备严重落后，备件已无处采购，目前处于无备件运行状态。为确保中小型轧线稳定高效运行，经过研究，决定对成品收集区域打捆自动化控制系统重新进行设计和研发，并使用西门子S7-400加远程I／O作为新系统架构。

1 打捆自动化控制系统配置

1.1 系统硬件配置

莱钢棒材厂中小型轧线成品收集区原先采用3套ABB MP90控制系统来完成成品收集区域打捆控制功能，通过 MasterFieldbus总线与该ABB MP200控制系统通讯，现场检测元件采用编码器和接近开关配合使用。

对中小型收集区域打捆控制工艺、设备整合后，使用西门子S7-400加远程I／O的系统架构来完成成品收集区域打捆控制功能，并新加一操作站，操作人员通过操作站来完成相应的打捆设定等操作。整合后的控制系统硬件配置如图1所示。

图1 控制系统硬件配置

1.2 系统软件配置

棒材线成品收集区域原打捆控制系统采用ABB AMPL语言。AMPL语言是DOC系统下的一种编程语言，对程序的编辑、修改和查看都需要输入相应的命令，不支持鼠标操作，特别是操作工用于操作的MV320系列终端界面为全英文，且无法汉化，对操作人员知识水平有一定的要求，增加了操作人员的操作难度。

整合后的成品收集区域打捆控制系统使用WINCC6.0和西门子STEP 7软件进行画面编辑和程序的编写，操作画面数据采集准确，程序结构清晰有序，支持中文，为操作人员和维护人员提供了方便。

2 打捆控制设备及动作过程

成品收集区原先共有3台活动打捆机，每台活动打捆机上主要包括小车、打捆头、线复原系统和液压系统，独立采用一套ABB MP90系统进行控制。ABB MP90系统与成品收集区的ABB MP200系统之间控制连锁非常严密，对动作的连贯性和准确性要求非常高，而现场不确定因素又多，再加上设备运行多年，动作精度下降，当进行高强度作业时，很难达到控制系统的要求，降低了轧线轧制效率，且在日常维护和操作上，耗费了大量的人力、物力，3台活动打捆机所用ABB MP90控制系统和设备严重落后，备件已无处采购，目前处于无备件运行状态。

为确保中小型轧线稳定高效运行，整合后的成品收集区新增4台固定打捆机，其中3台固定打捆机（1＃～3＃）替代原活动打捆机（两用一备），进行成材头部打捆。在原来3台固定打捆机D1～D3的基础上新增一台固定打捆机D4，共同完成成品收集区域打捆控制功能。打捆控制动作过程如下：码垛B区和A区成组的成材输送至辊道G1、G2，由1＃～3＃固定打捆机在每捆成材头部打捆，头部打捆完成后经由输出辊道G3输送至输出辊道G4，打捆挡板B1上升到位，捆材撞到打捆挡板B1后停止，成型机C1～C4关闭，固定打捆机D1～D4进行打捆，打捆挡板B1下降，成型机C1～C4打开，捆材输送至成品输出辊道G5、G6，回撞挡板H1、H2上升，输出辊道G5、G6反转，捆材撞到回撞挡板H1、H2后停止，回撞挡板H1、H2下降，成品收集链L1、L2将捆材输送到成品存储区域。整合后的设备布置如图2所示。

图2 整合后设备布置图

3 打捆控制系统算法

结合成品收集区域的特点，为成品收集区域重新开发了一套打捆控制系统算法，即成材全道次打捆控制系统算法。通过设定打捆机的打捆矩阵表，合理利用4台固定打捆机，不仅可以完成普通打捆系统的4道、6道常规打捆，还可以按客户要求的打捆道数实现任意道次的打捆。

3.1 成材全道次打捆系统控制思想

棒材线中小型成品收集区域的打捆控制系统设备为位于成品输出辊道G4上的4台固定打捆机D1、D2、D3、D4和4台成型机 C1、C2、C3、C4，从成材全道次打捆矩阵表中得到正常打捆周期用打捆机和补道周期用打捆机的位次选用，将成材打捆停止位和补道停止位传送给成材全道次打捆系统，然后由成品收集区域辊道控制系统发出定位确认指令后，进行成材全道次打捆控制系统动作。当矩阵表的设定流程完成后，成材全道次打捆控制系统将打捆完成信息传送到成品收集区域辊道运输系统，由G5、G6辊道完成输送单捆成材到成品存储区域。

3.1.1 成材全道次打捆控制过程

成材全道次打捆系统控制过程如下：首先应设定成材全道次打捆信息，操作人员根据客户需求的打捆道数，设定各周期需要使用的打捆机，再根据成品材的定尺长度和首位打捆机设定打捆和补道的定位数据，这些设定可以通过成材全道次打捆数据表来完成。操作人员可以根据客户要求的成材打捆道数，自由选择任意打捆机来完成正常打捆和补道打捆控制。当某一台打捆机被选择为正常打捆时，相应“选用状态”为绿色，未选用为红色，补道打捆控制相同。

3.1.2 正常打捆周期和补道打捆周期

成材全道次打捆系统将整个打捆周期分成正常打捆周期和补道周期两部分。正常打捆周期为4道次以下的打捆周期，对打捆定位完成后的钢材进行打捆。补道打捆周期在正常打捆周期完成的基础上，根据补道定位后的钢材进行第二轮的打捆操作，即可以使打捆道次多达8道或者单次双道，也可以替代检修的打捆机完成缺少的打捆道次。成材全道次打捆控制思想如图3所示。

图3 成材全道次打捆控制思想

3.2 成材全道次打捆控制系统算法流程

成材全道次打捆控制步骤分为：①钢材跟踪定位；②辊道控制；③统一打捆启动；④打捆完成后钢材输送。成材全道次打捆控制流程如图4所示。

4 结束语

通过对成品收集区域工艺和设备的整合以及对成材全道次打捆控制系统算法的设计、研发和应用，使成品收集区域打捆控制系统较好地满足了生产工艺的要求，达到较高的稳定性、安全性和可靠性，提高了轧线的整体轧制节奏和生产效率，提高了棒材厂中小型车间产品的核心竞争力，创造了可观的经济效益和社会效益。

图4 成材全道次打捆控制流程

［1］ 唐志勇，李万钰，斐忠才，等.棒材打捆机控制系统的研究与应用［J］.冶金自动化，2000（4）：34-36.

［2］ 谭威.基于PLC的工业控制系统的设计与实现［D］.武汉：华中科技大学，2007：25-27.