二高线自动化控制系统升级改造

范莉莉

摘 要：介绍了高线生产线自动化控制系统中，关于穿水冷却系统和自动装钢系统系统的定义，特点，编程，通讯及实现情况。

关键词：穿水冷却系统；自动装钢系统；plc；以太网通讯

一、项目实施前现状或原因

宣钢二高线是我公司精品线材生产基地，投产已有十一年，随着钢材市场的竞争加剧，顾客对精品钢材的质量要求非常高，关于产品质量异议的案件逐年增加，这就要求我们必须生产出高品质的成品材。在公司领导的指导下，2016年对二高线的装备进行了升级改造。其中穿水冷却系统和自动装钢系统也进行了全面改造。

二、自动穿水项目的具体实施方案或改进措施

该水冷的电气控制系统由一套西门子PLC400主柜和两套西门子PLC300远程工作站组成。负责采集现场预水冷锻（两段）、精轧后水冷段（四段）的水压、水温、水流量以及通过与主轧线PLC2的以太网通讯引入13D、18D的 轧机速度，2#剪后、精轧机前热检的开关量有钢信号和精轧机前后高温计、吐丝高温计的温度信号。

该系统生产模式分为温度闭环控制和流量闭环控制两种自动控制方式。可以通过上位机HMI工艺画面进行选择工作模式，该系统会根据不同钢种自动生成冷却轧制参数表，操作工只要输入当前要生产的钢种，系统就会依据轧制参数、线材的目标温度值智能生成一套水冷参数，不需人工干预。另外重新组态了WINCC监控和不同的操作界面，方便岗位工实施监控水冷状态和温度、给水量的调整。

该系统由PLC01控制主柜（L2）通过PROFIBUS DP网串接现场两台远程控制柜（04R1011、04R1011）组成，另外主操台上位机HMI工艺画面（L1）通过以太网与L2主柜通讯模板连接，进行数据通讯。在正常生产前需保证穿水冷却系统与主轧线和L2系统的通讯正常。水冷系统包括预水冷和穿水冷两部分共六段水冷段，每一段安装带反馈的水量调节阀、喷水电磁阀、发扑气电磁阀、压力变送器、流量变送器、温度传感器各一台。操作工可以通过此界面进行生产模式的选择，生产模式确定后可选择水箱的两种工作模式，最后是选择电磁阀的控制模式。此界面还可对工作中的供水量、供水压力、供水温度进行实时趋势监控和报警。

（一）温度闭环控制

当选择温度闭环控制时，高温计投入到逻辑运算中，L2给出前馈水量，L1系统按照L2系統给出的水量和高温计反馈值进行给水生产，此时无需手动给定水流量。生产前操作工输入需要轧制钢种的各类参数后，L1与L2、主轧线PLC2通讯正常，此时可以生产过钢，当13#机架前入口热检检测到来钢时L2自动更新水冷数据。

（二）流量闭环控制

当选择流量闭环控制时，高温计仅作为数据反馈，并不参与逻辑运算。操作工依据线材吐丝目标温度的要求，通过调整各段水流量的给定，来保证线材出口温度在要求的范围内。阀门按照“手动流量”或者“手动阀位”模式进行生产。当采用手动流量时，操作工可手动设定每个水箱的流量，当采用手动阀位时，操作工手动设定每个水箱的阀位开度（0～100% 0为阀位全关，100%为阀位全开）。

（三）电磁阀的电气控制

电磁阀在正常生产时所有阀门都处于全开状态，在自动状态下可选择某个阀单独不开启，电磁阀也可集中控制关断。在HMI画面控制状态区域点击“投用”可以关断一个或多个水箱，使之不参与水冷控制，向地沟进行排水。

三、自动装钢项目的具体实施方案或改进措施：

本自动装钢系统主要包括升降台自动、上料台架自动、受料辊道自动、测长辊道自动、入炉悬臂辊道自动和入炉定位六个方面。另外重新组态了WINCC监控和操作画面方便岗位工实施监控装钢状态和画面装钢。

（一）升降台自动

升降台的工艺原理是将上料台架上的钢坯放在受料辊道上的一个承重平台，其自动原理为测长辊道的冷检检测没有钢坯时升降台自动上升，当上料台架运行一个周期停止动作后升降台自动下降。

（二）上料台架自动

上料台架是装钢系统的开始，天车将钢坯放在上料台架上，由东西两个电机驱动上料台架托起钢坯上升、前进、下降、后退完成一个正循环，钢坯能前进一个钢坯宽度的距离。其自动原理为当升降台上升到位时启动上料台架正循环，当检测到升降台有钢后上料台架自动停止。

（三）受料辊道自动

受料辊道是将升降台上的钢坯运送到测长辊道上的设备。由1台西门子变频器驱动9台交流电机实现钢坯的运送。其自动原理为当升降台下降到位受料辊道自动正传，当受料辊道出口冷检检测到钢尾时受料辊道停止转动。

（四）测长辊道自动

测长辊道顾名思义可以测量钢坯的长度，如果钢坯实际不标准可以剔废，如果正常运送到入炉悬臂辊。同样由1台西门子变频器驱动9台交流电机实现钢坯的运送。其自动原理为当升降台下降到位测长辊道自动正传，当测长辊道出口冷检检测到钢尾时测长辊道停止转动。

（五）入炉悬臂辊自动

入炉悬臂辊是将钢坯送入炉内的辊道，包括炉内辊道9台电机和炉口辊道2台电机，由一台西门子变频器驱动。其自动原理为推钢机后退到位，步进梁正循环下降至静梁以下时自动正传，入炉定位后停止转动。

（六）入炉定位

入炉定位是将钢坯运送到炉内合适的位置，即保证钢坯的中点和加热炉东西炉墙之间的中点重合，这种理想状态可以保障步进梁的正常运行，避免定位不准引起的设备停车。其定位原理为在测长辊道的第二台电机上加装一个码盘，同时利用测长辊道的入口冷检和出口冷检，测出即将入炉的这根钢坯的实际长度D。在入炉悬臂辊炉内辊道的第一台电机上加装一个码盘，测出入炉炉口冷检到炉墙之间中点的距离B，利用此码盘从入炉炉口冷检有信号开始测算，使钢坯行走（B+D/4）的距离可实现入炉的精确定位。

（七）监控画面

由于入炉设备的手动控制由1号操作台完成，并且主要设备都在1操作台。而2号操作台在出炉测，主要依据入炉的情况操作出炉设备，我们在2号操作台加装了WINCC监控和操作画面，方便2号操作台实时的监控自动装钢的情况，并且当1号操作台手动有故障时可以及时通知2号操作台通过画面操作可以实现不停机。另外当钢坯长度不合适或有辊道变频报故障时可以通过画面报警及时反映出来，并且可以通过画面复位。