冷轧带肋钢筋生产线电气控制系统

吴志东

摘  要：冷轧带肋钢筋是建筑行业一项重要的材料，在房屋建筑、水泥制管、路桥工种、水泥井盖、预应力电杆等领域中得到了广泛的应用。随着冷轧带肋钢筋在国民经济发展中的应用越来越广泛，其用量也在不断增长，为了更大程度地提高冷轧带肋钢筋的生产效率和质量水平，加强冷轧带肋钢筋生产设备和技术的研究具有非常重要的实现意义。该文对冷轧带肋钢筋生产线电气控制系统进行了系统的研究，希望能够为相关工作者提供有益的借鉴。

关键词：冷轧带肋钢筋  生产线  电气控制系统

中图分类号：TG334                                文献标识码：A                         文章编号：1672-3791（2019）04（b）-0038-02

1  冷轧带肋钢筋生产线的工艺流程

冷轧带肋钢筋是一种两面或三面带有月牙形横肋的钢筋，其生产基材为热轧盘条，主要生产设备包括冷轧机、拉拨机、卷取机、排线机、上粉机和冷却水系统。其生产工艺流程如图1所示。

在冷轧带肋钢筋的生产过程中，其工艺流程需要遵循如下4个原则。

（1）对于超过800级别预应力的钢筋，必须要确保钢筋的反弯和延伸两个关键性的质量指标，其生产工艺流程为：首先基材卸线;其次进行开卷;再次进行应力消除;最后进行重卷。

（2）对于非预应力级别550的钢筋，首先需要保证其质检结果合乎标准，并在此基础上力求负差的最大化。

（3）对于预应力级别为550的奇数规格的产品，为了保证质量的稳定性，需要轧四道次，并进行二次应力消除，再在单机架上轧二道次。

（4）冷轧带肋钢筋的公称直径在相关标准里面的定义为从基圆点到肋中心高之间的距离，故而在孔型设计和后步调整的时候，将成品基圆的直径控制在标准公称直径以下0.3～0.5mm。

2  冷轧带肋钢筋生产线的控制要点

2.1 冷轧带肋钢筋生产线电气控制系统的控制要求

首先，生产线中的拉拨机部分和卷取机部分的动作必须要同步，能同时起动和停止;其次，排线电机与卷取电机的动作必须要同步，以保证钢筋能够在工字轮上整齐的卷绕，排线电机能够在限位控制下进行自动正反运行;再次，必须要设置左、右限位控制，以防止左、右限位开关失灵时造成事故，当极限位动作时，生产线自动停车;然后，当生产线正常运行过程中出现突发事故时，生产线自动停车;最后，生产线任何一个安全罩未处于闭合状态，设备均不能启动运行。

2.2 生产线自动化控制

冷轧带肋钢筋生产线的自动化包括地辊运输线的自动化、集卷站的自动化、上料机的自动化。上料机的自动化要求从上料到送料再到换料实现上键式操作，生产过程中只需要在原料接头后按动启动按钮即可;地辊运输线需要与集卷站互相配合，实现自动换料架、自动剪切、自动落料，料架在运输线上自动运行，自动完成卸料。

2.3 生产线速度匹配

冷轧带肋钢筋生产线的一条完整的流水线，包括若干个工艺环节，各个工艺环节之间是连续进行的，因此对生产线各个工艺环节之间的速度匹配具有非常高的要求，尤其是夹送电机和冷轧机之间的速度匹配，如果夹送电机的速度太慢容易造成堆钢，而如果夹送电机速度过快，则容易将钢筋拉细。带肋钢筋的圈形大小取决于吐丝机的运转速度，而吐丝机的运转速度与带肋钢筋的圈形大小之间的关系又不是线性的关系，因此，必须要对吐丝机的运转速度进行严格的控制。

2.4 冷轧机闭环控制与中频退火

冷轧机速度稳定与否直接影响到生产线的运转速度匹配和中频退火的效果，其中中频退火是整个冷轧带肋钢筋生产工艺的核心，应该采取带编码器的闭环矢量控制方式对冷轧机变频器进行控制，从而满足响应迅速、输出稳定和高效节能的要求。

2.5 飞剪碎断

在冷轧带肋钢筋的生产过程中，不可避免地会产生部分达不到标准的废钢，为了保证产成品的质量要求，必须通过飞剪碎断装置将达不到标准的废钢剔除出去，而飞剪碎断装置是由变频器控制的，如果变频器的加速时间太长则很容易形成堆钢;如果中频退火，达到规定温度时造成不停车停切的现象，造成飞车。因此要求变频器在启动加速和制动减速的性能非常高，并采取必要措施保证及时制动，满足生产工艺的要求。。

3  冷轧带肋钢筋生产线的电气控制系统

3.1 系统组网

根据冷轧带肋钢筋生产工艺的要求，综合考虑退火干扰及生产系统的稳定性需求，生产线CPU采用S7-317-2PN，各液压站和地辊运输机采用S-315-2PN，稀油站采用S7-312C+以太网模块，生产线的所有设备均通过中控室工种师站对设备更改程序进行调试，通过以太网连接到中控室交换机，操作人员通过中控室对各个设备的工作状态和故障情况进行查询，并对设备进行远程操作。在线测径仪通过以太网通信对钢筋的基圆和纵肋高度等信息进行显示，保证了对产品拓线质量检测，并为自动调整在线质量提供数据参考。通过工业以太网将所有设备都连接到主操作室交换机，实现了对生产状况的实时监控与数据的交换。

3.2 冷轧带肋钢筋生产线电气控制系统主站与远程IO组态

冷轧带肋钢筋生产线的CPU采用S7-317-2PN，设备共设置3个中频站和集卷站、飞剪吐丝辊道站、轧机站、上料机站等7个从站，按照与主站距离的远近进行设置，从站采用ET200M和ET200S的远程IO，7个从站与主站CPU通过工业以太网进行连接，各操作点和监控点均设置触摸屏，触摸屏采用西门子MP277触摸屏，与主站PLC通过以太网连接。

3.3 冷轧带肋钢筋生产线电气控制主站PLC与变频器DP通信

冷轧带肋钢筋生产线的现场变频器通过GSD文件对各个变频器组态，根据生产工艺要求和设备的运转要求，总共设置变频器18台，其中升降台、旋转小车、送料小车、轧机部分、废钢剪切装置、夹送装置、吐絲机、集卷站、托盘、小车等各1台，输送辊道8台，所有变频器通过DP总线将速度指令和启停信号实时传递到主站。

4  结语

冷轧带肋钢筋生产线的电气控制中引进PLC操作系统，完全符合生产过程中的工艺控制要求，整个系统的设计结构也更加合理。PLC与冷轧生产线的完美结合，保证了冷轧带肋钢筋的调整稳定生产，实现了生产调度的信息化和自动化，实现了生产现场数据的自动采集与传送，对冷轧带肋钢筋的生产工艺和设备的进一步发展起到了非常重要的推动作用，充分发挥出了PLC智能化控制软件在冷轧带肋钢筋生产线电气控制中的优势。

参考文献

[1] 黄晓火.《可编程逻辑控制器》学科在电气控制系统应用中的几点看法[J].农家参谋，2018（18）：174.

[2] 陈浩，王恩鹏.总装生产线的电气控制系统[J].信息记录材料，2018（2）：52-53.

[3] 马铭，张瑜，鲁蓓.纵剪线电气控制系统改造方案[J].科技创新与应用，2015（8）：81.