冷轧镀锌线钢卷运输系统的升级改造

刘 旭

（河钢集团邯钢邯宝冷轧厂，河北 邯郸 056003）

引言

邯钢邯宝冷轧厂镀锌机组为两条国际先进的热镀锌全自动化生产线，年设计产能100 万t。该机组总体规划设计由CMI 公司完成，控制系统由德国SIMENS 公司设计完成。镀锌机组产品以钢卷形状下线，下线之后经由钢卷小车和步进梁等物流设备运抵厂区4 号库区存储鞍座区域，再由库区天车作业吊卷至2 号包装机组入口区域进行后续包装工序。针对生产期间出现的物流设备常见故障，天车吊卷造成钢卷损伤问题及增加节能降耗措施的新物流设备等制定可行性方案和进行了合理的改进。

1 存在的问题

1）运输钢卷至4 号库的镀锌2 号梭车由于采用滑轮挂缆设计，在线工作滑轮单线数目多达60 组，维护工作量巨大故障点较多，故障发生时动力电缆和通讯线极易损坏，导致小车瘫痪，成品卷无法正常运至4 号库进行包装，严重影响了镀锌产线生产节奏。

2）镀锌线原设计出口下线的成品钢卷在运抵厂区4 号库区鞍座后，需要天车作业将钢卷吊至2#包装机组进行后续打包工作。钢卷在天车夹钳作业时容易造成侧面碰伤、外圈卷边、落卷压印、内圈松弛等产品质量缺陷，严重影响钢卷品质导致客户质量异议频繁发生。产品卷必需经天车调动不仅消耗了大量人力电力能源，而且在天车出故障时钢卷容易掉落砸坏设备造成重大损失。

3）二号包装机组1 号小车采取拖链电缆方式供电和传输信号，拖链在使用过程中经常损坏造成电缆及信号线缆故障，恢复起来耗时费力，直接影响镀锌线的生产节奏，同时消耗了大量拖链和电缆备件。

2 改进措施

为了有效解决上诉缺陷故障带来的问题，对镀锌至2 号包装机组钢卷运输系统进行了以下方面的改造：

1）改造镀锌两条线的出口2 号梭车，挂缆去除滑轮装置改用滑线供电，信号采用无线方式传输。

一是拆除滑轮及挂缆如图1，将原车使用的激光编码器移动至地坑西侧，并更改DP 通讯路径和硬件配置。

图1 梭车原设采用的滑轮及挂缆

二是小车摄取主电源采用集线器与滑线配套设备供电如图2 所示。车载通讯模块由DP 接口的IM153-1 更换为网线接口的IM153-4，同时增加一组带天线的无线接收模块用于连接主网无线信号。

图2 改造后采取集线器和滑线供电

三是小车原主线PLC 控制逻辑保持不变，通过DP-DP-coupler 与新增直连车操作台主PLC 进行数据通讯，新增操作台主PLC 再通过无线网与车载无线连接并对小车的液压站系统和行走提升动作进行控制。新建西门子PLC 硬件组态如图3。

图3 PLC 硬件组态

2）新增物流1 号2 号车和高速小车，用于解决天车吊卷问题，钢卷通过新增物流小车直抵包装机组。

一是增加包装物流1 号车用于运输镀锌2 号线下线钢卷至高速车1 号十字鞍座，增加包装物流2号车用于运输镀锌1 号线下线钢卷至高速车2 号十字鞍座，增加高速小车用于将镀锌1 号和2 号线下线钢卷运输至包装1 号车与高速车十字鞍座。为了便于远程操控，基于wincc 平台开发了物流车HMI如图4。

图4 新增物流车状态显示及控制画面

二是新增的三台钢卷运输车，供电均采用滑线集线器配套系统，控制信号采用无线模块通讯，每台小车均独立配置一台S7-300CPU 以及相应的I/O 模块，车载液压系统由自带CPU 完成监测和控制，CPU只与外界交换安全联锁信号和命令。提升采取液压驱动，行走动作由变频器驱动电机完成，位置则由光栅和激光编码器进行定位。

3）改造包装机组1 号小车，拖链电缆供电方式改用滑线供电，信号由网线传输改用无线方式传输。

一是拆除滑轮及挂缆，将原车使用的旋转型编码器改造为激光编码器，并更改DP 通讯路径和硬件配置。

二是安装滑线，小车主电源采用集线器与滑线配套设备供电。车载通讯模块由DP 接口的IM153-1更换为网线接口的IM153-4，同时增加一组带天线的无线接收模块用于连接主网无线信号。新增无线模块如下图5 所示。

图5 车载无线模块端子箱及天线

三是小车原主线PLC 控制逻辑保持不变，通过无线发射和接收模块连接网络并进行数据通讯从而控制小车的液压站系统和行走提升动作。小车地面操作台内变频器拆除不再使用，而是采用车载电气柜内变频器对行走电机进行驱动。

四是包装1 号小车与高速车之间联锁逻辑通过包装机组主PLC 与高速车车载PLC 直接进行交换。

3 效果及效益

3.1 效果

镀锌包装直连小车在完成改造后，4 号库天车不用再频繁吊运镀锌下线钢卷，杜绝了钢卷在吊运时产生的隔伤质量问题，减少了客户质量异议给邯钢带来的经济损失。钢卷运输不再有上升下降的动能损耗，只需经过小车在水平位置运输，大大减少电力消耗，更加绿色环保。镀锌2 台梭车和包装机组1号小车的旧车改造，使用了更加先进的无线控制技术，同时摒弃了故障率高维护量大的滑轮挂缆结构，采用了结构简单成本低易维护的滑线集线器进行供电，很大程度上降低了维护成本和备件成本。包装直连小车系统的投用，在很大程度上提高了镀锌成品卷的运输效率，而且更加绿色环保，同时也成为邯钢又一无线技术领域成功应用范例。

3.2 效益

1）改造前因吊运造成钢卷隔伤质量异议4 次/周，改造后因隔伤造成的质量异议未发生过。质量异议每次按照损失1 万元计算，一年减少损失：

2）改造后电量费用平均减少2 000 元/d。一年可以减少电费2 000 元/d×360 d/年=720 000 元/年=72 万元/年。

3）改造前滑轮每年消耗量为200 个电缆更换4根。改造后滑轮和电缆消耗为0。滑轮一组200 元，电缆1 根5 万元，则每年减少备件费用200×0.02万元+4×5 万元=24 万元。

综上，年经济效益合计216+72+24=312 万元。

4 结语

通过对镀锌钢卷运输系统进行改造，切实提高了钢卷运输效率，减少了质量缺陷异议，降低了维护劳动强度同时降低了备件消耗，更加的绿色环保节能，无线技术在物流车上的应用为行业领先水平。