趙慶豐

摘要：宣鋼型材生產(chǎn)線2007年建成投產(chǎn)，年產(chǎn)量70萬噸。該生產(chǎn)線鋼材定尺鋸切由冷鋸區(qū)域設(shè)備完成。本文通過對冷鋸區(qū)域設(shè)備的學(xué)習(xí)和研究，在原設(shè)計半自動化的基礎(chǔ)上，對冷鋸區(qū)域設(shè)備進(jìn)行了自動控制設(shè)計，通過加裝檢測元件和編制PLC程序，將冷鋸區(qū)域設(shè)備各個工序過程相互銜接，實現(xiàn)了冷鋸自動鋸切控制。經(jīng)過對冷鋸區(qū)域設(shè)備的自動控制設(shè)計，提升了冷鋸自動化運行程度，提高了生產(chǎn)作業(yè)率，降低了人工生產(chǎn)勞動強度。

關(guān)鍵詞：型材；冷鋸區(qū)域設(shè)備；自動控制

1 宣鋼型材生產(chǎn)線及其冷鋸區(qū)域簡介

宣鋼型材生產(chǎn)線2007年建成投產(chǎn)，年產(chǎn)量70萬噸?？缮a(chǎn)的產(chǎn)品規(guī)格包括8#—20#角鋼，10#—28#槽鋼，10#—25#工字鋼，25#—50#U型鋼，Ф50—Ф110 mm圓鋼和100mm—150mm方鋼。

該生產(chǎn)線鋼材定尺鋸切由冷鋸區(qū)域設(shè)備完成。冷鋸區(qū)域以冷鋸為核心，實現(xiàn)冷鋸定尺鋸切功能。冷鋸區(qū)域設(shè)備包括鋸區(qū)輥道、1#冷鋸、2#冷鋸、固定冷鋸、齊頭擋板和定尺機，以及其他機械設(shè)備。鋸區(qū)有三臺冷鋸用于鋸切軋件，可根據(jù)需要鋸切成6～12.5米不同定尺的成品材。三臺冷鋸包括1#冷鋸、2#冷鋸和固定冷鋸，其中1#冷鋸和2#冷鋸能夠左右移動，固定冷鋸為基準(zhǔn)固定不可橫向移動。齊頭擋板可以上、下動作，在鋸切過程中對齊鋼材，與固定冷鋸配合切頭。定尺機也可左右橫向移動，其內(nèi)部有多個擋板，根據(jù)不同定尺的要求選擇不同擋板上下動作，與冷鋸配合鋸切所需的鋼材尺寸。鋸區(qū)輥道為變頻控制，作為傳輸待鋸切鋼材使用，可根據(jù)現(xiàn)場實際要求調(diào)節(jié)輥道速度。

2 冷鋸自動化控制系統(tǒng)介紹

工業(yè)自動化現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)組態(tài)結(jié)構(gòu)采用三級控制系統(tǒng)和兩層通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。三級控制系統(tǒng)中，從頂層至底層分別為人機接口（HMI）、基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)和執(zhí)行模塊。其中，人機接口（HMI）即為客戶機或手操屏畫面，基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)為PLC系統(tǒng)，執(zhí)行模塊包括遠(yuǎn)程站、傳動調(diào)速系統(tǒng)等。兩層通訊網(wǎng)絡(luò)包括工業(yè)以太網(wǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)和ProfibusDP通訊網(wǎng)絡(luò)。人機接口與PLC之間及PLC彼此之間聯(lián)成以太網(wǎng)，實現(xiàn)彼此的信息交換；PLC與各自的遠(yuǎn)程I/O站之間或與調(diào)速傳動之間采用ProfiBusDP通訊網(wǎng)絡(luò)。

冷鋸自動化控制系統(tǒng)，基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)采用西門子S7 400 PLC 系列的處理器CPU 4142 DP。PLC系統(tǒng)之間、PLC與人機接口（HMI）之間采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊。PLC與遠(yuǎn)程站ET200、PLC與變頻器之間采用ProfibusDP網(wǎng)絡(luò)通訊。PLC程序采用西門子STEP7 V5.5進(jìn)行編制，畫面采用西門子WINCC 6.0。為使整條軋線為一個整體控制系統(tǒng)，各部分之間可以進(jìn)行通訊，使用工業(yè)以太網(wǎng)相互連接。

冷鋸PLC由兩路ProfibusDP網(wǎng)絡(luò)組成，一路為遠(yuǎn)程站網(wǎng)絡(luò)，另一路為變頻器網(wǎng)絡(luò)。遠(yuǎn)程站網(wǎng)絡(luò)包括操作臺遠(yuǎn)程站、液壓站遠(yuǎn)程站、中壓水站，變頻器網(wǎng)絡(luò)包括三段輥道變頻器。操作臺遠(yuǎn)程站主要為冷鋸部分的開關(guān)量和模擬量的輸入/.輸出；液壓站遠(yuǎn)程站主要為冷鋸集中液壓站控制的輸入/.輸出部分；中壓水站遠(yuǎn)程站主要為冷鋸中壓水控制的輸入/.輸出部分。鋸區(qū)輥道控制分為三段，由三臺變頻器控制。

3 冷鋸區(qū)域設(shè)備自動控制的實現(xiàn)

為提高中型材冷鋸區(qū)域設(shè)備自動化程度，提高生產(chǎn)作業(yè)率，降低人工勞動強度。在原設(shè)計半自動控制的基礎(chǔ)上自行設(shè)計了冷鋸區(qū)域設(shè)備工序過程的自動控制。

冷鋸區(qū)域加入適當(dāng)?shù)臋z測元件并通過自動化編程，使各工序過程相互銜接，實現(xiàn)冷鋸區(qū)域的自動鋸切控制。

在1#鋸、2#鋸、固定鋸和定尺機前分別加入冷金屬檢測器，即為冷檢1～4，并通過編制程序?qū)︿弲^(qū)設(shè)備進(jìn)行自動鋸切控制。

冷鋸區(qū)域自動控制編程思路流程（以三臺鋸?fù)瑫r使用為例）：

（1）冷檢1、冷檢2、冷檢3陸續(xù)檢測到軋件上升沿信號后，齊頭擋板升起，鋸區(qū)輥道延時（延時可在WINCC畫面上設(shè)定）停止，軋件撞擊擋板對齊后，壓料手和拉料手夾緊壓實軋件，固定鋸前進(jìn)進(jìn)行切頭。

（2）鋸切完畢后，切下的頭部掉入輥道下方收集斗中，固定鋸?fù)嘶刂脸跏嘉?，同時壓料手和拉料手松開軋件，齊頭擋板下降，鋸區(qū)輥道運行，冷檢4檢測到軋件信號。

（3）定尺機擋板下降，軋件撞擊擋板對齊，鋸區(qū)輥道停止，壓料手和拉料手夾緊壓實軋件，三臺鋸?fù)瑫r前進(jìn)鋸切。

（4）鋸切完畢，三臺鋸均退回至初始位后，同時壓料手和拉料手松開軋件，定尺機擋板上升，鋸區(qū)輥道運行。

（5）三臺冷鋸本次共鋸切三段定尺材，由于三段鋸區(qū)輥道轉(zhuǎn)速不同，冷檢4可檢測到三個空檔位（可檢測下降沿信號）。

（6）冷檢4檢測到三個空檔位信號后，返回執(zhí)行（3）～（5）步驟。

（7）當(dāng)冷檢1檢測到鋼尾信號后，證明本排軋件鋸切即將完畢。當(dāng)尾部剩余不多，即會掉入輥道下方收集斗中，完成一次鋸切任務(wù)。當(dāng)尾部還有一段長度時，繼續(xù)運行至冷檢4處。冷檢4檢測到軋件信號，定尺機擋板下降，若冷檢3和冷檢2也檢測到軋件，則固定鋸和1#鋸?fù)瑫r鋸切；若只有冷檢3檢測到軋件，則固定鋸進(jìn)行鋸切。這樣也完成了一次鋸切任務(wù)。

冷鋸區(qū)域自動控制說明：

（1）冷鋸區(qū)域設(shè)備可進(jìn)行手動和自動控制。

（2）上述為三臺冷鋸?fù)瑫r使用編程流程，也可再冷鋸鋸切的基礎(chǔ)上選擇兩臺或一臺冷鋸進(jìn)行自動控制。

（3）冷鋸前進(jìn)和后退到位需要分別安裝前后極限到位信號。

（4）鋸切軋件長度鋸切需提前計算，剩余的尾部長度盡可能短，可自行掉入輥道下的收集斗中。

（5）三段鋸區(qū)輥道分別由各自變頻器控制，可單獨設(shè)定速度，自動鋸切要求鋸區(qū)輥道1～鋸區(qū)輥道3轉(zhuǎn)速逐漸增加，可拉來鋸切完的軋件之間的距離，便于檢測元件檢測并執(zhí)行下一步的自動控制。

（6）齊頭擋板下降為原始位，上升為對齊位；定尺機擋板上升為原始位，下降為對齊位。

4 結(jié)論

宣鋼中型材生產(chǎn)線，冷鋸區(qū)域設(shè)備工序過程相對復(fù)雜，涉及控制的設(shè)備較多。通過對冷鋸設(shè)備的學(xué)習(xí)和研究，在原設(shè)計半自動化的基礎(chǔ)上，對冷鋸區(qū)域設(shè)備進(jìn)行了自動控制設(shè)計，提升了冷鋸自動化運行程度，提高了生產(chǎn)作業(yè)率，同時降低了人工生產(chǎn)勞動強度。