冷轧热镀锌机组自动化系统常见故障问题与维护

张 旭

（河钢邯钢冷轧厂，河北 邯郸 056000）

随着自动化控制技术的快速发展，电气自动化控制已广泛应用于工业生产的各个领域。冷轧热镀锌机组作为生产高质量板材的生产线，其自动化控制已达到了很高的水平，为生产板形优良、镀层均匀的镀锌产品提供了可靠的技术支持。比如气刀控制、锌液温度控制、速度与张力控制等，都已经实现了非常高精度的自动化。对于自动化程度很高的热镀锌机组来说，其设备维护的工作量也是很大的，且对于机组的正常运行也是非常关键的。本文结合工作实际，对热镀锌机组自动化系统常见故障问题及其日常维护工作进行了探讨。

1 连续热镀锌工艺及其自动化控制系统的组成

连续热镀锌是经过板形和表面处理的冷轧带钢在连续热镀锌机组上，经过开卷、矫直、窄搭接焊接、热浸镀锌、拉矫等一系列生产环节形成镀锌带材的生产过程。机组设备主要包括：开卷机、窄搭接焊机、入口活套、退火炉、锌锅及气刀、拉矫机、光整机、出口活套、飞剪、卷曲机等。机组基础自动化系统采用西门子S7-400可编程逻辑控制器（PLC），整个系统包括：中央处理单元（CPU）、电源模块、信号模块、通讯模块、功能模块、接口模块、机架等。软件开发平台主要为STEP7，采用结构文本、梯形图、指令表、功能块图、顺序功能流程图等作为编程语言。

系统网络采用三级构架，其中包括现场总线、HMI服务器与PLC之间的数据通讯，以及HMI服务器与客户机之间的数据通讯。其中现场总线采用标准的Profibus-DP，装配有CBP2通讯模块与PLC进行通讯；HMI服务器与PLC、客户机之间则通过工业以太网进行数据交换。自动化系统采用多PLC系统方式，应用软件编制采用单元结构，可实现状态及位置监视、顺序控制、仪表控制、物料跟踪等功能。传动控制采用VC矢量控制，由变频器输出控制相关的电气运行，完成对生产参数的控制和调节。

2 热镀锌机组自动化控制系统中的常见故障问题

2.1 传感器故障

传感器主要用于采集现场数据，为自动化控制系统及相关参数调节提供准确地数据支持。热镀锌机组中，为了采集张力、温度、间距、位置、带钢厚度等数据，需要有大量的传感器布置在现场。常见的有张力计、温度传感器、位置传感器、测厚仪、激光测距仪等。现场传感器常见的故障问题主要有松动脱落、表面污损变形等，可引起数据测量误差或是无信号。这就需要仪表技术人员加强对现场仪表的巡查和维护。若发现传感器数据异常时，应立即维修和更换，对于测量数据存在明显偏差的，则要尽快调校。以保证传感器信号传送的稳定、准确。

例如出口步进梁钢卷检测光栅故障：操作箱钢卷指示灯显示常亮即有卷，此时现场无遮挡且光栅反馈接收灯亮但HMI依然显示有卷。出现此类情况可以检查并拆卸光栅，若发现信号线掉，导致反馈信号丢失（即有卷），可以通过重新紧固接线后恢复。若是因为光栅反射板固定鞍座水泥地面开裂导致钢卷检测光栅不稳定，则需要通知工艺及机械进行协作处理。

例如发现出口卷取机在机械修复后无法进行正常动作：此时可以先检查各个限位开关是否正常，再检查操作柜内有无接线问题，然后检查图纸并查看顺控条件。若依然没有排查出故障点，可以考虑是动作条件不满足（因为机械修复中有手动捅阀动作导致有些限位是处于误动状态，所以外支撑拒动。）

2.2 变频器与仪表

变频器的常见故障有启动或运行时出现过压跳闸，带载启动时无法加速升频，运行时电压过低报警跳闸。继而导致电气设备无法正常工作。仪表设备的常见故障有设备不显示数据，或者是数据显示异常，比较难以分辨，这些多与设备老化，人员维护不到位有关。

2.3 继电器

继电器长期使用老化容易出现触头不灵活、回路接地等情况，导致电气回路无法正常工作。应对其进行定期检查，对于老化或存在故障的继电器应及时发现和维修更换。

2.4 仪表电气的干扰问题

仪表电气作为需要高精度传输电信号的弱电系统，很容易受到周围强电磁场的干扰，导致信号传输出现异常，影响自动化系统的稳定运行，给安全生产带来很大的隐患。这就需要做好对仪表电气的防干扰措施。一是要保证仪表电气、控制柜及其线路远离强电和大功率用电器，远离干扰源；二是要做好防干扰保护，将控制系统置于铁质控制柜内以屏蔽干扰。通信线路应穿入铁管内。

2.5 实际生产过程中出现的顺控操作问题

当出现操作不能正常完成或在没有操作时执行错误指令的问题时，首先操作工要在设备发生动作错误时及时按下顺控停止按钮即快停，如果依然没有达到动作停止的目的则需要按下急停按钮。然后电气人员对出现问题进行分析排查，查看是否是检测元件不到位，元件损坏，检测反射板或挡板松动等问题。在检查电磁阀的同时进行排查是否为机械故障。若没有排查到问题，则需要查看生产运行设备数据记录，进行设备动作故障分析。结合操作人员的反馈进而找到故障原因，并进行解决处理。

例如：出口卷取机切换失张问题：出口在2#卷取机带尾定位到卷取机顺控激活时，切换到1#卷取机进行穿带激活，在1#卷取机卷取70m～80m左右时，1#卷取机会出现失张现象。在程序设计时，当2#卷取机带尾定位到卷取机顺控激活时，当带尾从出口剪剪切后行走距离大于11m时，1#卷取机可以激活穿带顺控。在正常情况下，此程序设计是没有问题的；当2#卷取机因为意外情况无法卸卷，需要手动卸卷时，此时由于手动干预小车，只是把小车的顺控结束了，但2#线带尾定位到卷取机并没有结束。此时1#穿带激活时，当1#卷取机卷取张力到达设定要求时，1#线穿带结束切换到正常运行，事故状态时2#线带尾定位到卷取机顺控并没有结束，导致1#运行条件不满足，出口失张。当事故状态时，2#线带尾定位到卷取机顺控没有结束时，解决方法如下：按出口快停按钮或按出口正常停按钮停止出口带尾定位到卷取机顺控，然后激活1#线穿带顺控。

3 电气自动化设备的日常维护与保养

为了确保设备安全稳定运行，把握设备运行状态，确保设备功能的投入与精度达标，可以结合 “作业长制”、“标准化作业”以及“点检定修制”来推进设备维检工作。

3.1 日常点检

设备点检要依靠人的器官，并借助一定的工器具对设备展开的看、听、摸、嗅、测、做的活动，通过正确的点检可预防或避免大多数电机故障的发生。看：每天巡查时，要看电机工作时电流的大小和变化；看电机周围有没有会引起电机绝缘低、击穿而烧坏的漏水、滴水现象发生；看电机外围是否有影响其通风散热环境的物件存在；看电机风扇端盖、扇叶和电机外部是否保持清洁，要确保其冷却散热效果；看润滑油位等。听：认真细听电机的运行声音是否异常，机房噪音较大，可借助于螺丝刀或听棒等辅助工具，贴亲电机两端听，如果经常听，不但能发现电机及其拖动设备的不良振动，连内部轴承油的多少都能判断，从而及时作出添加轴承油，或更换新轴承等相应的处理措施，避免电机轴承缺油干磨而堵转、走外圆、扫膛烧坏。好的轴承听音，声音是连续的一个音；而间断、咯噔、咕噜、杂音均是轴承磨损或缺油的表现，需要及时处理。摸：用手背探摸电机周围的温度，或用测温枪检查。在轴承状况较好情况下,一般两端的温度都会低于中间绕组段的温度。如果两端轴承处温度较高，就要结合所测的轴承声音情况检查轴承。如果电机总体温度偏高，就要结合工作电流检查电机的负载、装备和通风等情况进行相应处理。通过摸还可感觉电机振动的情况，如手指有自然回缩或发麻的感觉说明有振动。测：在电机停止运行时，要常用绝缘表测量其各相对地或相间电阻，发现不良时用烘潮灯烘烤以提高绝缘，避免因绝缘太低击穿绕组烧坏电机。设有烘潮电加热的电机除非特殊情况，不要随意关掉加热开关。在潮湿天气和冬季时要特别注意电机的防水、防潮和烘干。（对露天及潮湿场所的电机要特别注意水密，对怀疑严重受潮或溅过水的电机，使用前更应认真检查）。日常点检时还要清扫设备卫生，清洁传感器等一些仪表设备表面的灰尘污垢。设备运行中发生故障时，要及时检查排除，并做好交接班记录。

3.2 定期维检

针对重点设备的给油脂周期及现场设备周期计划管理表，结合重点事故，列出每次检修的具体内容，并进行总结，分析本次检修效果。认真核对检修条目，及时更新台账，使现场工作能够有记录，有依据。同时，建立产线的事故管理文件夹，并对事故进行分析。针对事故次数及时间、重点设备及重复事故进行分析，能够较为直观的对事故概况有整体了解。数据的整合和分析能够为今后的点检及检修工作指明方向。电气维检的重点单体设备有焊机电气部分、气刀、锌锅、测厚仪、拉矫机、涂油机、打捆机等。以焊机为例，焊机的重点维检电气元件有电机、电缆、限位、压力开关、电磁阀、编码器、仪表、PLC模板等。维检重点为电机外壳温度一般为环境温度，最高不超过80℃，电机本体无异味无异响；电缆外观检查无破损；限位、压力开关及编码器外观检查无破损，接线检查无松动；电磁阀重点检查插头及接线无松动；仪表除了常规外观检查外还需要注意检查屏幕显示是否工作正常，无报警；PLC模板检查接线是否完好，运行状态检查。

3.3 专项保养维修

一般情况下按照既定的标准进行现场操作柜、电气柜内的接线端子进行紧固作业，对传动室内的传动设备元件特别是接触器、隔离开关等进行接线紧固。定期对现场阀台电磁阀进行检查，查看有无松动、破损情况。重点对停车检修前有顺控不能顺利执行的设备进行检查，检查现场传感器是否有拒动误动现象，对通信有故障的设备可以实施重做通讯插头、刮除氧化层等措施进行处理。

某些检测设备需要定期进行局部拆卸、检查和清洗。具体工作例如更换、清吹扫CO分析仪采样泵采样铜管管路；进行设备劣化分析并进行专项保养，例如在镀锌线变压器室加风扇，改善室内通风系统，减缓设备老化；更换开裂的绝缘端子；更换ups电池，当ups电池已经达到更换期限时，为保证产线断电时ups电池供电可靠，生产信息不会缺失。可以利用检修时间更换ups电源电池；对破损老化的通信电缆进行更换。