钢筋生产线控制系统设计论文

2022-09-21 15:30:21 来源:写作指导

1工艺流程

该系统每条生产线由立式上料机、高速除磷机、多道被动轧机、主动轧机、辊缝调整、在线质量检测、中频退火、废钢剪切装置、夹送装置、吐丝机、输送辊道、集卷站组成。三条生产线配合地辊运输机、上料机液压站、轧机稀油站、集卷站液压站、卸卷站液压站以及打包机组成系统。热轧光圆盘条通过立式上料机进入高速除磷机去除表面氧化皮,然后进入被动轧机,由主动轧机带动将钢筋压扁,主动轧机将钢筋轧出花纹,通过辊缝调整调节压轧量。轧出花纹的钢筋进中频退火装置对钢筋加热退火,通过废钢剪切装置将不合格的废钢碎断处理,成品钢筋经夹送装置送入吐丝机。吐出的盘圆钢筋经输送辊道冷却后送入集卷站收集,成卷后的钢筋经地辊运输机送至打包机打包,最后经卸卷站送出系统运至仓库。

2控制系统

2.1系统组网

考虑到生产系统的稳定性以及中频退火干扰等因素,我们选择了市场上技术比较成熟应用较广的西门子系统。生产线CPU采用S7-317-2PN,地辊运输机和各个液压站采用S7-315-2PN,稀油站采用S7-312C+以太网模块,这样所有的设备均能通过以太网连接至中控室交换机,通过中控室工程师站调试设备更改程序,通过操作员站远程操作设备,查询各个设备的工作状态、故障内容等信息。在线测径仪采用天津兆瑞公司的最新产品,通过以太网通信,能够实时显示钢筋的基圆尺寸、纵肋高度等信息,为在线质量检测提供了可靠保证,也为在线质量自动调整提供了前提。所有设备通过工业以太网连接至主操作室交换机,实现实时监控与数据交换。

2.2生产线主站与远程IO组态

生产线CPU采用S7-317-2PN,按照距离远近将设备分成7个从站,采用ET200S和ET200M的远程IO,所有站通过工业以太网与主站CPU连接,7个从站分别是上料机站、轧机站、飞剪吐丝辊道站、集卷站、中频1站、中频2站和中频3站。在需要操作和监控的地方设置了触摸屏,采用西门子的MP277触摸屏,通过以太网与主站PLC通信。

2.3主站PLC与变频器DP通信

现场变频器均采用伟肯NXP系列,通过调取伟肯提供的GSD文件,对各个变频器组态。根据工艺及机械要求,包括上料机的送料小车、旋转小车和升降台共3台变频器;轧机部分1台变频器;废钢剪切装置1台变频器;夹送装置1台变频器;吐丝机1台变频器;输送辊道8台变频器;集卷站的升降台、托盘、小车3台变频器。共计18台变频器,通过DP总线实时传递启停信号和速度指令。

2.4控制要点

2.4.1生产线自动化控制

生产线的自动化主要体现在全自动上料机、全自动集卷站、全自动地辊运输线上。全自动上料机从上料到送料再到换料,基本实现一键式操作,每次只需在原料接头后按按钮确认即可,整机包括二十余个接近开关和五个光电开关,为自动化提供条件。全自动集卷站与全自动地辊运输线互相配合,实现自动落料,自动剪切,自动换料架,整机也有十余个接近开关和数个光电开关。全自动地辊运输线由百余节轨道组成,料架在运输线上自动运行,完成卸料。

2.4.2生产线速度匹配

由于整条生产线从上料到集卷为一整条长丝,因此对生产线的速度匹配提出了较高要求,特别是轧机与夹送电机之间,夹送电机太快容易将钢筋拉细,太慢又容易堆钢,在电机的控制模式上选择了速度控制与转矩控制相结合的方式,满足了控制要求。吐丝机的速度决定了产品的圈形大小,而且速度的快慢与圈形的大小并不是线性的关系。最终,通过生产实践,吐丝机的速度采用自动调整加手动微调的方式进行控制,满足了产品质量要求。

2.4.3轧机闭环控制与中频退火

无论是生产线速度匹配还是中频退火都要求轧机速度稳定,对轧机变频器采取带编码器的闭环矢量控制方式,基本满足要求。中频退火作为整条生产线的工艺核心,基本满足了输出稳定、响应迅速、高效节能的要求,为生产高性能产品提供了依据。而轧机与中频的工艺配方也为全线的自动化与高速生产提供了保证。该工艺配方是合力公司几年来生产实践的结晶,具有很高的实用性和适应性,能够保证产品质量。

2.4.4飞剪碎断

生产线启动时中频退火的启动过程中产生质量不能达标的废钢,为满足生产质量要求,需要将之从成品中去除,于是便有了飞剪碎断装置。该装置是在原来的定尺剪切的基础上改装得来,用变频器替换了伺服控制器,这就对变频器的启动加速和制动减速性能提出了很高要求。如果加速时间过长,在切到半圈内不能达到生产线速度,就会产生堆钢。如果中频退火达到规定温度,在停切时不能及时停车,就会造成飞车,影响生产线连续运行。最终采用凸轮控制模式,满足了生产工艺要求,既不会使变频器加速报警,又保证了及时制动。

3结语

西门子控制产品与冷轧生产线的完美结合,保证了冷轧带肋钢筋在合力公司的高速稳定生产,也将会进一步推动冷轧带肋钢筋工艺与设备的发展。合力公司还将继续研发更先进的生产线,为市场提供高、精、尖的设备。

作者:靳红洲 李伟 张明杰 单位:安阳合力高速冷轧有限公司技术中心