关于棒材生产线上料自控技术的研究

张家口宣钢机电工程有限公司 张 端

关于棒材生产线上料自控技术的研究

张家口宣钢机电工程有限公司 张 端

介绍了宣钢一钢轧厂棒材生产线的自动控制原理，主要针对棒材生产线上料自控系统运行中的问题进行分析改进，通过增大比例阀控制电压、编码器控制电压，使编码器反馈到PLC计数模板的电压较稳定，用弹簧接手代替氧气带接手，防止氧气带受热变形，克服车体在辊道上行走时的串量、造成编码器检测不稳定现象；避免热坯链带台架没有完全降到低位时，辊道转动带动钢坯运动将热坯链带挂坏，从而解决制约钢上料质量和速度的关键的因素，实现稳定高效生产。

上料；PLC；编码器；比例阀

1 生产现状概述

宣钢一钢轧厂棒材生产线自动化程度较高，属于世界领先水平。上料区程序为中文版STEP-7，难度较大。随着产量的增加，为了提高产量和成材率，减少事故发生，原设计自动化控制系统必须进行优化才能发挥原有生产装备的最大功效，保障快节奏的生产。棒材生产线于2003年11月投产，现年产量已达到100万吨左右。随着生产线生产任务增加、公司深挖潜目标的深入，为了降低生产成本费用，厂组织电气自动化专业技术人员对生产现状进行分析，制定了提高生产线热装率改造项目，提高原料区域钢坯热接设备的运转效率，从而提高钢坯热装率、降低煤气消耗。棒材生产线与炼钢厂100T转炉衔接，通过旋转辊道实现钢坯的热接热送，减少加热炉的提温时间，节约煤气能源。但是由于现场环境温度较高，热送设备上一些自动化检测信号经常出现故障，直接制约热装路径的通畅，导致热装率偏低。热装设备包括旋转辊道、热送辊道、热坯小车、热坯链、入炉一段辊道，为了提高棒材生产线的热装率，保证热装设备正常运行，因此急需对热装设备的电控、自控系统进行改造。

2 上料自控系统运行中存在的问题

2.1 旋转辊道比例阀、控制模板存在的问题

旋转辊道是棒材生产线和炼钢厂直接联通，实现钢坯热接热送的主要设备。旋转辊道旋转速度通过比例阀来控制，控制精度要求较高，控制电源和PLC计数器模板均安装在两百米远的加热炉调火室，传输距离较远，24V电压降4-5伏，编码器控制效果不好，经常出现不能启动和旋转位置控制不准确现象。

2.2 旋转辊道电气限位、传输线路存在的问题

原旋转辊道到传输位无电气限位控制，仅靠减震胶皮和机械挡板来实现，撞击现象严重，辊道电机极易损坏，旋转辊道也易变形，造成旋转辊道故障率较高，制约钢坯热接的顺畅进行；旋转辊道行走过程中，与液压缸连接的转轴处上下串动量大，加上环境温度较高，原用的编码器连接接手、氧气带接手经常发生撕裂，导致失控现象发生；旋转辊道、热送辊道、入炉一段辊道的辊子电机线路在高温工作环境中老化严重，负荷线路时常发生短路或断相，使用周期较短，故障率较高。

2.3 热坯链带与入炉辊道联锁缺陷及辊道速度控制

原设计热坯链带台架与入炉一段辊道没有联锁，入炉一段辊道常转不停，在热坯链链条从高位降到低位的下降过程中，容易发生某一段辊道带动钢坯运动将热坯链挂断，造成事故；出现部分问题影响接钢时间及钢坯入炉的速度，制约着生产时间，需对该区域进行改造，以方便操作，满足生产节奏的需求。操作人员不能按照节奏的需求自由调节辊道速度，制约着装钢速度。

3 解决方案

旋转辊道依靠液压缸可以旋转90°、0°时叫传输位，和棒材生产线热送辊道对正，辊道转动后可以传输钢坯；90°时叫做装料位，和炼钢连铸坯平行，可以通过拨爪台架将钢坯拨到旋转辊道车体上。旋转液压缸依靠电控比例阀来控制辊道旋转速度，控制精度要求较高。在旋转辊道转轴上安装编码器，把现场数据传输到PLC系统，并通过计算转动位置角度，实现转动过程中加速段、匀速段、减速段控制。

3.1 解决旋转辊道比例阀、控制模板问题

在P0台安装20A-220V/24V稳压电源，重新放线，单供旋转辊道比例阀和旋转辊道编码器电源使用，有效解决电压降较大问题。这样可以增大比例阀控制电压、编码器控制电压，使编码器反馈到PLC计数模板的电压较稳定，从而实现旋转辊道从起步到加速，从加速到减速，从减速到停车三个速度段的精确控制；在旋转辊道传输位制作支架，安装对射光栅，焊接挡片。用此信号返回PLC，当挡体遮挡住后，输出24V信号进入PLC系统，在程序中将此点加入到旋转辊道旋转运行中，一旦接通此信号，旋转辊道立即输出中断旋转的命令。解决旋转辊道到传输位后撞机械限位的现象，从而保证旋转辊道的车体平稳性。

3.2 增加编码器稳定信号传输

更换编码器接手，现场环境导致氧气带接手使用周期较短，且老化后弹性减弱，控制编码器反馈位置不准确，比例阀不能很好的控制旋转辊道旋转速度，无法保证编码器闭环控制的正常工作。用弹簧接手代替氧气带接手，防止氧气带受热变形，克服车体在辊道上行走时的串量、造成编码器检测不稳定现象；热坯区辊道电机原用电缆为普通电缆，经高温后，电缆内部老化现象严重，经常发生过温粘连现象，导致线路短路放炮，变频器报警。改造后选用耐高温电缆，并合理改变走向，增加了保温防护设施。从而电缆故障减少，减少变频器报警事故。

3.3 热坯链带与入炉辊道增加联锁保护、辊道速度控制

热坯链带台架低位制作支架，安装了对射光栅，在热坯链带台架上焊接挡体，当热坯链降低后遮挡住对射光栅信号，该信号进入PLC后，在入炉I段辊道启动回路中串入一点，即当热坯链带台架在低位时，才容许入炉一段辊道转动，避免热坯链带台架没有完全降到低位时，辊道转动带动钢坯运动将热坯链带挂坏。由于轧制品种、生产节奏的不同，对钢坯入炉速度的要求不同，全靠人工手动控制，不能实现全自动方式，为解决这一问题，从程序寻找上料辊道及入、出炉悬臂辊的速度点，把速度做到画面上，使操作人员可根据生产需求自由调节辊道速度，实现自动控制。

4 结束语

本次对棒材生产线上料自控系统的改造，通过改变检测元件的安装方式、改变供电电源路径、程序的合理优化等，保障了现场检测元件的可靠性，从而保护设备，提高热接设备的使用效率有效地降低了热接设备的故障率，提高了设备运转稳定性，避免了因热接设备故障而不能使用热坯的情况，提高了钢坯热装率，为公司实现节能降耗做出了贡献。

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