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生產線控制系統論文

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生產線控制系統論文

一工藝流程該系統

每條生產線由立式上料機、高速除磷機、多道被動軋機、主動軋機、輥縫調整、在線質量檢測、中頻退火、廢鋼剪切裝置、夾送裝置、吐絲機、輸送輥道、集卷站組成。三條生產線配合地輥運輸機、上料機液壓站、軋機稀油站、集卷站液壓站、卸卷站液壓站以及打包機組成系統。熱軋光圓盤條通過立式上料機進入高速除磷機去除表面氧化皮,然后進入被動軋機,由主動軋機帶動將鋼筋壓扁,主動軋機將鋼筋軋出花紋,通過輥縫調整調節壓軋量。軋出花紋的鋼筋進中頻退火裝置對鋼筋加熱退火,通過廢鋼剪切裝置將不合格的廢鋼碎斷處理,成品鋼筋經夾送裝置送入吐絲機。吐出的盤圓鋼筋經輸送輥道冷卻后送入集卷站收集,成卷后的鋼筋經地輥運輸機送至打包機打包,最后經卸卷站送出系統運至倉庫。

控制系統

1系統組網考慮到生產系統的穩定性

以及中頻退火干擾等因素,我們選擇了市場上技術比較成熟應用較廣的西門子系統。生產線CPU采用S7-317-2PN,地輥運輸機和各個液壓站采用S7-315-2PN,稀油站采用S7-312C+以太網模塊,這樣所有的設備均能通過以太網連接至中控室交換機,通過中控室工程師站調試設備更改程序,通過操作員站遠程操作設備,查詢各個設備的工作狀態、故障內容等信息。在線測徑儀采用天津兆瑞公司的最新產品,通過以太網通信,能夠實時顯示鋼筋的基圓尺寸、縱肋高度等信息,為在線質量檢測提供了可靠保證,也為在線質量自動調整提供了前提。所有設備通過工業以太網連接至主操作室交換機,實現實時監控與數據交換。

2生產線主站與遠程

IO組態生產線CPU采用S7-317-2PN,按照距離遠近將設備分成7個從站,采用ET200S和ET200M的遠程IO,所有站通過工業以太網與主站CPU連接,7個從站分別是上料機站、軋機站、飛剪吐絲輥道站、集卷站、中頻1站、中頻2站和中頻3站。在需要操作和監控的地方設置了觸摸屏,采用西門子的MP277觸摸屏,通過以太網與主站PLC通信。

3主站PLC與變頻器

DP通信現場變頻器均采用偉肯NXP系列,通過調取偉肯提供的GSD文件,對各個變頻器組態。根據工藝及機械要求,包括上料機的送料小車、旋轉小車和升降臺共3臺變頻器;軋機部分1臺變頻器;廢鋼剪切裝置1臺變頻器;夾送裝置1臺變頻器;吐絲機1臺變頻器;輸送輥道8臺變頻器;集卷站的升降臺、托盤、小車3臺變頻器。共計18臺變頻器,通過DP總線實時傳遞啟停信號和速度指令。

4控制要點

4.1生產線自動化控制

生產線的自動化主要體現在全自動上料機、全自動集卷站、全自動地輥運輸線上。全自動上料機從上料到送料再到換料,基本實現一鍵式操作,每次只需在原料接頭后按按鈕確認即可,整機包括二十余個接近開關和五個光電開關,為自動化提供條件。全自動集卷站與全自動地輥運輸線互相配合,實現自動落料,自動剪切,自動換料架,整機也有十余個接近開關和數個光電開關。全自動地輥運輸線由百余節軌道組成,料架在運輸線上自動運行,完成卸料。

4.2生產線速度匹配

由于整條生產線從上料到集卷為一整條長絲,因此對生產線的速度匹配提出了較高要求,特別是軋機與夾送電機之間,夾送電機太快容易將鋼筋拉細,太慢又容易堆鋼,在電機的控制模式上選擇了速度控制與轉矩控制相結合的方式,滿足了控制要求。吐絲機的速度決定了產品的圈形大小,而且速度的快慢與圈形的大小并不是線性的關系。最終,通過生產實踐,吐絲機的速度采用自動調整加手動微調的方式進行控制,滿足了產品質量要求。

4.3軋機閉環控制與中頻退火

無論是生產線速度匹配還是中頻退火都要求軋機速度穩定,對軋機變頻器采取帶編碼器的閉環矢量控制方式,基本滿足要求。中頻退火作為整條生產線的工藝核心,基本滿足了輸出穩定、響應迅速、高效節能的要求,為生產高性能產品提供了依據。而軋機與中頻的工藝配方也為全線的自動化與高速生產提供了保證。該工藝配方是合力公司幾年來生產實踐的結晶,具有很高的實用性和適應性,能夠保證產品質量。

4.4飛剪碎斷生產線啟動時

中頻退火的啟動過程中產生質量不能達標的廢鋼,為滿足生產質量要求,需要將之從成品中去除,于是便有了飛剪碎斷裝置。該裝置是在原來的定尺剪切的基礎上改裝得來,用變頻器替換了伺服控制器,這就對變頻器的啟動加速和制動減速性能提出了很高要求。如果加速時間過長,在切到半圈內不能達到生產線速度,就會產生堆鋼。如果中頻退火達到規定溫度,在停切時不能及時停車,就會造成飛車,影響生產線連續運行。最終采用凸輪控制模式,滿足了生產工藝要求,既不會使變頻器加速報警,又保證了及時制動。

三結語

西門子控制產品與冷軋生產線的完美結合,保證了冷軋帶肋鋼筋在合力公司的高速穩定生產,也將會進一步推動冷軋帶肋鋼筋工藝與設備的發展。合力公司還將繼續研發更先進的生產線,為市場提供高、精、尖的設備。

作者:靳紅洲李偉張明杰單位:安陽合力高速冷軋有限公司技術中心

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