PLC在軋鋼車間冷床裙板中的應(yīng)用論文

1、 攀枝花鋼城集團(tuán)有限公司見(jiàn)習(xí)論文題 目： PLC在軋鋼車間冷床裙板中的應(yīng)用摘 要本文主要介紹可編程控制器PLC在軋鋼車間冷床裙板中的應(yīng)用。通過(guò)硬件和軟件兩個(gè)方面對(duì)裙板進(jìn)行介紹，以西門子400PLC為核心的控制系統(tǒng)，是整個(gè)冷床裙板的重要部分，巧妙的將高速移動(dòng)的鋼材制動(dòng)并卸于冷床。在整個(gè)過(guò)程中起到重要的作用，并對(duì)對(duì)設(shè)計(jì)不足的地方提出整改意見(jiàn)，從而提升裙板的快、準(zhǔn)、穩(wěn)。關(guān)鍵字： 裙板；自動(dòng)控制；可編程控制器；目 錄第一章 引言11.1 冷床裙板簡(jiǎn)介11.2 冷床裙板在軋鋼生產(chǎn)中的地位1第二章 冷床裙板工作原理22.1 裙板的組成22.2 裙板工作過(guò)程2第三章 冷床裙板控制系統(tǒng)63.1 控制系統(tǒng)硬件組

2、成63.2 裙板動(dòng)作控制63.3 尾段控制83.3.1尾段選擇83.3.2 尾段動(dòng)作10第四章 生產(chǎn)中存在問(wèn)題及處理意見(jiàn)12第五章 結(jié)束語(yǔ)15第六章 參考文獻(xiàn)16 第一章 引言1.1 冷床裙板簡(jiǎn)介隨著棒材生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步，棒材生產(chǎn)線的連續(xù)化、自動(dòng)化水平不斷提高，目前中國(guó)大多數(shù)棒材生產(chǎn)線，無(wú)論是全新引進(jìn)或建設(shè)，還是老車間改造，一般均實(shí)用長(zhǎng)尺連鑄坯經(jīng)連續(xù)軋制，然后經(jīng)倍尺剪剪切成用戶要求的整倍尺后采用自動(dòng)上冷床技術(shù)將倍尺鋼連續(xù)輸送到冷床上進(jìn)行長(zhǎng)尺冷卻。倍尺剪和冷床之間采用特殊設(shè)計(jì)的傾斜輥道和裙板卸鋼裝置。對(duì)棒材倍尺鋼上冷床工藝過(guò)程進(jìn)行分析與研究，正確選擇設(shè)備工藝參數(shù)，是連軋棒材生產(chǎn)線設(shè)計(jì)、改造、調(diào)

3、試和正常生產(chǎn)的前提。1.2 冷床裙板在軋鋼生產(chǎn)中的地位軋鋼廠全連軋生產(chǎn)線流程如下：來(lái)料鋼坯加熱爐加熱粗軋1#4#中軋5#8#1#飛剪切頭中軋9#14#2#飛剪切頭切尾精軋15#20#3#倍尺剪 -裙板冷床冷卻定尺剪切收集打捆入庫(kù)?？梢郧宄目闯鋈拱謇浯怖鋮s位于3#飛剪之后，作用是將高速運(yùn)行的鋼材制動(dòng)，并卸下到冷床上冷卻。所以這對(duì)裙板的聯(lián)動(dòng)要求精準(zhǔn)，快速，平穩(wěn)。第二章 冷床裙板工作原理2.1 裙板的組成目前連軋棒材生產(chǎn)線普遍采用的上冷床設(shè)備布置如圖2.1所示，主要設(shè)備由3個(gè)部分組成。1、 倍尺剪（3#飛剪）：用于將成品軋機(jī)軋出的成品軋件剪切成冷床可接受的長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度一般為商品材定尺長(zhǎng)度的整數(shù)倍；

4、2、 傾斜輥道：用于將倍尺鋼輸送到冷床并與下一根倍尺鋼拉開(kāi)一定間距，以保證倍尺鋼順利上冷床；3、 裙板：位于傾斜輥道和冷床之間，由液壓驅(qū)動(dòng)可上下移動(dòng)，有高位、中位、低位三個(gè)位置，用于將倍尺鋼從輥道移送到冷床上，并完成倍尺鋼的制動(dòng)。圖2.1 棒材生產(chǎn)線冷床區(qū)域平面圖圖2.1中L1為倍尺剪到裙板前端的距離；L2為裙板前端到冷床入口的距離；L3為冷床長(zhǎng)度；L為倍尺鋼長(zhǎng)度。l為倍尺鋼到分鋼點(diǎn)的距離；S為倍尺鋼所需要的制動(dòng)距離；d為倍尺鋼端部到冷床端部的距離。顯然，一根倍尺鋼從它被倍尺剪剪切那一刻起，到停留在冷床嬌直板的預(yù)定位置，經(jīng)歷了復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)過(guò)程。另外，相鄰兩根倍尺鋼間的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系也必須同

5、時(shí)滿足，才能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)中倍尺鋼上冷床的工藝過(guò)程。因此，設(shè)備的布置和相關(guān)工藝參數(shù)的選擇必須滿足倍尺鋼上冷床的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件。2.2 裙板工作過(guò)程軋件在軋后分段剪切后進(jìn)入單獨(dú)傳動(dòng)的輸入輥道，通過(guò)裙板的高中低位運(yùn)動(dòng)，在摩擦力的作用下實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，制動(dòng)滑板的動(dòng)作主要是PLC控制液壓電磁閥，使液壓電磁閥常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，從而驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)使制動(dòng)滑板上下移動(dòng)，其制動(dòng)程序如下：圖2.2 第一步熱軋件經(jīng)3#倍尺飛剪剪切后，軋件在輥道上加速，從而與隨后在軋制中的軋件快速脫離進(jìn)入入口輥道。如圖2.2所示。圖2.3 第二步當(dāng)制動(dòng)滑板降到低位時(shí)，第一根軋件滑下，并開(kāi)始自然摩擦制動(dòng)直到軋件完全停止，如圖2.3所示。圖2.

6、4 第三步與此同時(shí)，下一根軋件的頭部進(jìn)入傾斜輥道的上區(qū)，并由分離擋板將其保持在這一位置，直到滑動(dòng)板回升到中位，如圖2.4所示。圖2.5 第四步此時(shí)分離擋板可以向上抬起打開(kāi)，使軋件滑到制動(dòng)板的側(cè)壁，如圖2.5所示。圖2.6 第五步放下分離擋板，可以開(kāi)始第三根軋件的制動(dòng)周期，同時(shí)冷床的動(dòng)齒將第一根軋件送向下一齒內(nèi)，如圖2.6所示。圖2.7 第六步第一根軋件由提升到高位的制動(dòng)滑板滑動(dòng)到冷床的第一個(gè)齒內(nèi)，如圖2.7所示。第三章 冷床裙板控制系統(tǒng)3.1 控制系統(tǒng)硬件組成冷床裙板的控制核心選用的是具有多種功能模塊化可編程控制器S7-400，型號(hào)為CPU414-2DP；WINCC顯示界面；通過(guò)數(shù)據(jù)線，將倍尺

7、剪剪切信號(hào)、3#飛剪熱檢信號(hào)、裙板接近開(kāi)關(guān)高、中、底等數(shù)據(jù)傳送至PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，同時(shí)與人機(jī)界面WINCC進(jìn)行通信，如圖3.1所示。圖3.1 程序控制圖3.2 裙板動(dòng)作控制經(jīng)過(guò)3#飛剪倍尺剪切后的每一段倍尺鋼，都必須完成一組動(dòng)作才能順利到達(dá)冷床冷卻：剪切后提速，與后一個(gè)倍尺分開(kāi)一定距離，分開(kāi)距離后降速，同時(shí)裙板動(dòng)作（下降），將鋼下到裙板滑行，經(jīng)一定低位、中位延時(shí)后，裙板上升將鋼下放到冷床上合適的位置冷卻。裙板的動(dòng)作主要是通過(guò)倍尺剪切信號(hào)與3#飛剪熱檢信號(hào)來(lái)進(jìn)行控制，其電氣控制原理為：經(jīng)過(guò)3#飛剪剪切信號(hào)判定為倍尺鋼，經(jīng)適當(dāng)?shù)娜拱逑陆笛訒r(shí)后，PLC向裙板下降電磁閥發(fā)出動(dòng)作指令，裙板在400P

8、LC程序控制下完成高位到低位、低位延時(shí)、低位到中位、中位延時(shí)、中位返回到高位等一系列動(dòng)作，將倍尺鋼順利放到冷床上進(jìn)行冷卻。圖3.2 裙板啟動(dòng)信號(hào)由程序可以看出，當(dāng)3#飛剪熱檢儀檢測(cè)信號(hào)時(shí)與倍尺剪切時(shí)，M238.7上升沿觸發(fā)定時(shí)器T180。如圖3.2所示。圖3.3 裙板置120MS過(guò)后T180常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，當(dāng)定時(shí)器斷開(kāi)時(shí)，M239.1下降沿觸發(fā)定時(shí)器T181，經(jīng)過(guò)下降延時(shí)后執(zhí)行裙板動(dòng)作，將裙板置1，如圖3.3所示。圖3.4裙板低位延時(shí)圖3.5 裙板置2由圖3.4與3.5可知，當(dāng)MW264被置1后進(jìn)行條件比較，滿足比較條件觸發(fā)定時(shí)器T13，經(jīng)過(guò)450MS后，定時(shí)器T13的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，將會(huì)觸發(fā)移動(dòng)

9、指令，將MW264置2。同理可以將MW264置3，置4，置5，最后返回置0，讓裙板回到最初位置等待下一次的循環(huán)。如圖3.6所示。圖3.6 裙板動(dòng)作位置及時(shí)間3.3 尾段控制對(duì)于尾段的控制是整個(gè)裙板動(dòng)作的重點(diǎn)，采用的是延時(shí)動(dòng)作。由于來(lái)料規(guī)格長(zhǎng)短不一，再加上軋制規(guī)格品種的不同，造成尾段鋼長(zhǎng)短相差較大，因此根據(jù)一般軋制后剪切成的63米倍尺螺紋鋼，將尾段分為6個(gè)區(qū)間：即、15米超短尾延時(shí)；、25米超短尾延時(shí)；、35米超短尾延時(shí)；、45米超短尾延時(shí)；、55米超短尾延時(shí)；、55米以上長(zhǎng)尾延時(shí)（即按非尾段情況工作）。尾段的控制主要從兩個(gè)方面控制，一是從尾段選擇，二是從尾段動(dòng)作。3.3.1尾段選擇1、 尾段時(shí)

10、間的計(jì)算所謂尾段的時(shí)間，就是指尾剛所經(jīng)過(guò)的時(shí)間，這主要是對(duì)尾鋼通過(guò)熱檢儀的時(shí)間進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算，這個(gè)計(jì)算過(guò)程在程序里自動(dòng)完成，以25米的尾鋼為例，長(zhǎng)度為25米的尾鋼，速度設(shè)定為末架軋機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，這樣可以大致計(jì)算出尾鋼所需要的時(shí)間。如圖3.7所示。圖3.7 尾鋼計(jì)算時(shí)間2、 尾鋼的判斷與選擇尾鋼的判斷是通過(guò)3#飛剪熱檢信號(hào)與倍尺剪剪切信號(hào)來(lái)確認(rèn)尾鋼，3#飛剪倍尺剪與末架軋機(jī)間有一臺(tái)熱金屬檢測(cè)儀，通過(guò)熱金屬檢測(cè)儀探測(cè)到熱鋼的經(jīng)過(guò)，從而使熱檢儀的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇LC中。而3#飛剪倍尺剪中通過(guò)傳感器，將每一次的剪切動(dòng)作，都轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?hào)傳輸給PLC，如圖3.8所示。圖3.8 尾段確認(rèn)當(dāng)倍尺

11、剪完成剪切之后，由3#飛剪熱檢儀對(duì)鋼進(jìn)行監(jiān)控，將計(jì)算出來(lái)的時(shí)間作為3#飛剪熱檢儀檢測(cè)的時(shí)間，以時(shí)間范圍之類觀察3#飛剪熱檢信號(hào)來(lái)判斷出尾的長(zhǎng)度，圖3.9所示。圖3.9 尾段長(zhǎng)度選擇3、 WINCC尾段監(jiān)控在WINCC的監(jiān)控只是直接將判斷出來(lái)的尾段，通過(guò)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，在WINCC中很清晰的反映出1555米的尾鋼情況。如圖3.10所示。圖3.10 WINCC 監(jiān)控界面3.3.2 尾段動(dòng)作1、 尾段下降延時(shí)尾段下降延時(shí)指的是在經(jīng)過(guò)確定為尾鋼之后，要求裙板動(dòng)作的時(shí)間，因?yàn)槲捕蔚拈L(zhǎng)度不一樣，下降的延遲時(shí)間也就是不一樣，為了保證足夠的機(jī)動(dòng)性，所以要根據(jù)不同的工況，達(dá)到人為干預(yù)尾段停留在冷床上的位置。

12、而且在現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境中，不僅僅是尾鋼，就連非尾鋼也會(huì)受到輸送輥道速度的影響，因此更加要靠認(rèn)為設(shè)置。而下降延時(shí)的設(shè)定也是在WINCC的截面上直接修改設(shè)定，如圖3.11所示。圖3.11 尾段下降延時(shí)設(shè)定2、 尾段裙板下降下降延時(shí)通過(guò)主控人員在WINCC界面設(shè)置完成過(guò)后，主控人選需要對(duì)不同的規(guī)格、不同的軋制速度的條件下靈活的設(shè)置，通過(guò)設(shè)置的時(shí)間控制定時(shí)器的通斷，下降延時(shí)時(shí)間必須要比計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)，才會(huì)有可能觸發(fā)裙板下降。如圖3.12所示。圖3.12 裙板下降控制第四章 生產(chǎn)中存在問(wèn)題及處理意見(jiàn)在實(shí)際的運(yùn)行當(dāng)中，在主控室的控制面板WINCC界面上，有關(guān)于尾鋼的的運(yùn)行顯示和范圍測(cè)量顯示，如圖4.1所示。圖4.1

13、 尾段拋鋼延時(shí)設(shè)置畫面在圖中測(cè)量范圍的LED顯示燈與運(yùn)行情況的LED顯示燈在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)，會(huì)出現(xiàn)顯示不一致。例如：測(cè)量出的范圍為小于35米（2535米），該段LED燈亮，實(shí)際運(yùn)行顯示的時(shí)間則可能為45米。這讓主控人員容易操作出錯(cuò)。經(jīng)過(guò)分析，問(wèn)題可能出現(xiàn)在設(shè)定的延時(shí)上，導(dǎo)致WINCC顯示錯(cuò)誤，如圖4.2和4.3所示。圖4.2 尾端判斷圖4.3 尾端WINCC顯示在程序中原本設(shè)置短暫的定時(shí)是為了防止當(dāng)3#飛剪信號(hào)斷光后， 35米和45米尾端同時(shí)置位。但是時(shí)間定的過(guò)長(zhǎng)可能存在判斷錯(cuò)誤的可能，例如：當(dāng)尾端鋼的長(zhǎng)度剛剛為35米時(shí)，在原35米尾端計(jì)算時(shí)間定時(shí)完時(shí)，剛剛好3#飛剪熱檢信號(hào)斷光，這時(shí)由于有一個(gè)

14、短時(shí)的定時(shí)，在短時(shí)定結(jié)束前，35米尾端計(jì)算時(shí)間就走完，導(dǎo)致35米尾端無(wú)法置位，這樣就會(huì)觸發(fā)45米尾端置位，出現(xiàn)WINCC誤判斷。因此我采用更換定時(shí)器來(lái)改變誤判的情況。將原來(lái)的通電延時(shí)定時(shí)器換成保持通電延時(shí)定時(shí)器，同時(shí)取消了短定時(shí)，避免時(shí)間上的誤判斷。如圖4.4所示。圖4.4 改進(jìn)后尾端判斷判斷出尾端長(zhǎng)度后，即可根據(jù)WINCC顯示程序進(jìn)行精確顯示，提高了判斷的精確度。另外，在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，還存在一個(gè)不方便的問(wèn)題，當(dāng)出現(xiàn)尾鋼在輸入輥道上的速度過(guò)快時(shí)，發(fā)生沖出冷床的跑鋼現(xiàn)象，這時(shí)，主控人員只能從尾段長(zhǎng)度范圍測(cè)量顯示中知道是哪個(gè)，但是不準(zhǔn)確，而尾段實(shí)際運(yùn)行顯示種的LED顯示的時(shí)間太短，主控人員有時(shí)也來(lái)不

15、及看就已經(jīng)熄滅了，因此，我在原程序中稍微增加了一個(gè)置位復(fù)位指令，如圖4.5所示。圖4.5 新增置位復(fù)位指令通過(guò)置位指令讓W(xué)INCC中的LED顯示燈常亮，將倍尺剪信號(hào)置給復(fù)位信號(hào)，只有等到下一次剪切信號(hào)來(lái)時(shí)就會(huì)對(duì)SR觸發(fā)器進(jìn)行復(fù)位，從而讓LED顯示燈熄滅，這樣讓主控人員很直觀的，很準(zhǔn)確的確定不同長(zhǎng)度尾段的上冷床情況。第五章 結(jié)束語(yǔ)本文以我廠冷床裙板自動(dòng)控制系統(tǒng)為主體，介紹了冷床裙板自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成，以及該系統(tǒng)在冷床裙板的運(yùn)行過(guò)程中所起到的作用，結(jié)合冷床裙板自動(dòng)控制系統(tǒng)的操作說(shuō)明。該控制系統(tǒng)反映了裙板各項(xiàng)參數(shù)的變化，實(shí)現(xiàn)整套系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，盡量減少裙板的誤動(dòng)作，提高生產(chǎn)的效率和降低能耗，并確保操作安全，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。該論文通過(guò)對(duì)我廠冷床