棒材生产线自动控制系统优化与应用

河钢集团宣钢公司一钢轧厂 张丽丽

棒材生产线自动控制系统优化与应用

河钢集团宣钢公司一钢轧厂 张丽丽

介绍了棒材生产线的自动控制系统运行中存在的问题，从加热炉步距、主操台ADS曲线、三号剪剪切程序三个方面对其进行优化改进，实现自动控制系统的安全稳定运行。

步距；PLC；ADS曲线；控制系统

1 自动控制系统概述

宣钢棒材生产线引进意大利Pomini公司的棒材连轧工艺技术、剪切机等设备；从意大利Ansaldo引进全套自动化轧制控制技术和设备。Ansaldo控制系统由三套西门子PLC S7-400控制系统，一套AMS控制系统和一套剪卡控制系统组成。三套西门子S7-400控制系统主要对轧线、精整和收集设备进行顺序逻辑控制和现场设备状态的显示，包括液压、油润滑、油气润滑系统设备。Ansaldo控制系统通讯分为三级：传动级、AMS/PLC级、PC工业以太网TCP/IP级；（1）传动级：控制现场交直流电机的传动装置均通过现场总线Profibus-Dp连接到AMS和PLC控制系统；（2）AMS/PLC级：PLC控制系统通过现场总线Profibus-Dp连接现场远程I/O、ET200，接收现场反馈信号和控制现场设备的动作。AMS控制系统和三套PLC控制系统通过PLC的CPU端口MPI实现了连接；（3）PCS工业以太网TCP/IP级：监控PC，PLCS和AMS，同时通过工业以太网进行通讯，实现数据交换。Ansaldo控制系统采用Rsview工具实现工厂设备的组态、画面趋势、动态值和报警值显示，控制现场设备的动作。

2 自动控制系统在运行中出现的问题

2.1 加热炉步进梁步距程序存在的问题

项目实施前加热炉区步进梁原设计有三种步距，分别是380mm、420mm和220mm但经过几年的运行，在实际使用中发现，步进梁的三种步距满足不了轧制生产线的生产节奏。需要根据生产节奏，重新在程序中定义加热炉步距为280mm，并更改相应配套参数及设置。

2.2 P 1主操台增加D A S曲线显示的问题

我厂直流主电机采用电流和速度双闭环控制系统。P1原有DAS系统（实时数据采集系统）共有八组模拟量通道。主要用于记录成品轧机电流和速度、在线活套高度、及三号剪剪切曲线、裙板动作曲线。没有多余通道显示粗轧机组的电流及速度曲线，粗轧机组一旦出现故障，处理堆钢费时费力，并且时有损坏设备事故发生。为了减少事故，保护粗轧设备能让P1操作工及早发现粗轧设备隐患。在P1台增加了一套专门监视粗轧六架电机电流的电脑，并安装了英文版DAS系统软件。通过电流曲线判断粗轧机组是否出现异常。该电脑与其他客户机一样通过以太网接入自动化控制系统中。

2.3 三号剪的剪切程序存在问题

三号剪又称作倍尺剪，但是自投产以来，三号剪的倍尺剪切数在P1的人机界面上只能设五剪。这样倍尺棒层运行到定尺剪剪切后便会产生许多小齐尺，小齐尺的出现会给生产造成很多隐患和不便。产品成材率较低，收集区机械卡钢故障较多，时有损坏设备的情况。为了提高产品成材率、降低收集区故障率、保护收集区设备，需对三号剪倍尺剪切进行程序优化，将原始设置由五剪改为八剪，避免收集区小齐尺的出现。

3 自动控制系统的优化与改进

3.1 加热炉步进梁步距程序优化改造

针对加热炉步进梁步距与生产节奏不匹配的问题，必须找到一个兼顾装入坯料数量合适，同时又能使坯料加热充分的步距。经过理论的分析，发现步进梁如果使用280mm步距的话会兼顾装入加热炉内的坯料数量合适同时又能使坯料加热充分，并且与过钢节奏较匹配。通过研究程序，发现步进梁步距的改变，是通过改变步进梁的前后极限控制来实现的，步进梁的前极限是15mm，为此我们把后极限设定成295mm，这样步进梁前后就只能运行280mm，但还有一个关键的问题，就是改变步距之后，如果按照以前的推钢机的前后极限运行，那坯料是不会准确运送到出炉辊道上的，所以必须改变推钢机的前极限，来使它满足步进梁为280mm步距，同时也能将坯料准确的送到出炉辊道上。

通过查阅资料，计算出推钢机的前极限，把表达式写入程序。步进梁的步距写入程序的时候，将它当做一个变量来写，以后不论改什么步距，只要将所要步距输入这个变量，推钢机就会计算出一个与之匹配的前极限，使得坯料能准确的从出炉辊道出去。

3.2 P 1主操台增加D A S曲线显示的改造

在P1台安装一台客户机，放置到P1操作工所正对的粗轧位置。通过网线和网卡接入到三级网络拓扑结构中。该客户机装有英文版的DAS系统（实时数据采集系统）软件，CH0-CH7八个开关量用于检测粗轧前及粗轧各架次的咬钢信号，八个模拟量用于检测粗轧各架次的电流情况。正常过钢过程中P1操作工通过方便的观察粗轧机组各架次电流情况便可准确的判断各架轧机的运行情况。该系统还具有历史记录功能，每个班次接班后可以将自己的作业时间进行保存，一旦有故障发生了意外堆钢，可以调出历史曲线分析故障原因，为查明故障和设备维护提供了解决方向。

3.3 三号剪的剪切程序优化改造

（1）原三号剪程序只能设五根倍尺，第五剪后倍尺长度自动按第五剪设定的剪切长度剪切，满足不了生产要求，使得最后一支倍尺切成定尺后必将出现小齐尺。

（2）每根钢坯的长度都不一样，有误差，细小的误差造成最后一支倍尺出现小齐尺，尤其在轧制Φ25以下螺纹钢和圆钢时，由于原料长度的较小波动，造成最后倍尺波动较大，最后一支倍尺长度不稳定，出现小齐尺的几率很大。

（3）料型的变化，随着料型的变化，尤其生产Φ25以下螺纹钢和圆钢，有时也会使得最后一支倍尺出现小齐尺。

综上所述如果将倍尺设定根数由五剪增加到八剪，即对三号剪倍尺优化可解决以上问题。

4 结束语

经过对自动化控制系统三项技术改造，使原有设备在硬件不变化的前提下发挥出巨大的功效，减少了设备的故障率，完全避免了恶性设备事故的发生。保护轧制设备的同时增加产量，增加了产品成材率，为棒材创高效创高产的目标作出贡献。

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