1、 攀枝花鋼城集團有限公司見習論文題 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。通過硬件和軟件兩個方面對裙板進行介紹，以西門子400PLC為核心的控制系統(tǒng)，是整個冷床裙板的重要部分，巧妙的將高速移動的鋼材制動并卸于冷床。在整個過程中起到重要的作用，并對對設(shè)計不足的地方提出整改意見，從而提升裙板的快、準、穩(wěn)。關(guān)鍵字： 裙板；自動控制；可編程控制器；目 錄第一章 引言11.1 冷床裙板簡介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 裙板動作控制63.3 尾段控制83.3.1尾段選擇83.3.2 尾段動作10第四章 生產(chǎn)中存在問題及處理意見12第五章 結(jié)束語15第六章 參考文獻16 第一章 引言1.1 冷床裙板簡介隨著棒材生產(chǎn)技術(shù)的不斷進步，棒材生產(chǎn)線的連續(xù)化、自動化水平不斷提高，目前中國大多數(shù)棒材生產(chǎn)線，無論是全新引進或建設(shè)，還是老車間改造，一般均實用長尺連鑄坯經(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上冷床技術(shù)將倍尺鋼連續(xù)輸送到冷床上進行長尺冷卻。倍尺剪和冷床之間采用特殊設(shè)計的傾斜輥道和裙板卸鋼裝置。對棒材倍尺鋼上冷床工藝過程進行分析與研究，正確選擇設(shè)備工藝參數(shù)，是連軋棒材生產(chǎn)線設(shè)計、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。可以清楚的看出裙板冷床冷卻位于3#飛剪之后，作用是將高速運行的鋼材制動，并卸下到冷床上冷卻。所以這對裙板的聯(lián)動要求精準，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個部分組成。1、 倍尺剪（3#飛剪）：用于將成品軋機軋出的成品軋件剪切成冷床可接受的長度，該長度一般為商品材定尺長度的整數(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)動可上下移動，有高位、中位、低位三個位置，用于將倍尺鋼從輥道移送到冷床上，并完成倍尺鋼的制動。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為冷床長度；L為倍尺鋼長度。l為倍尺鋼到分鋼點的距離；S為倍尺鋼所需要的制動距離；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)雜的運動學和動力學過程。另外，相鄰兩根倍尺鋼間的運動學關(guān)系也必須同

5、時滿足，才能夠?qū)崿F(xiàn)實際生產(chǎn)中倍尺鋼上冷床的工藝過程。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動學和動力學條件。2.2 裙板工作過程軋件在軋后分段剪切后進入單獨傳動的輸入輥道，通過裙板的高中低位運動，在摩擦力的作用下實現(xiàn)制動，制動滑板的動作主要是PLC控制液壓電磁閥，使液壓電磁閥常開觸點閉合，從而驅(qū)動液壓系統(tǒng)使制動滑板上下移動，其制動程序如下：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入入口輥道。如圖2.2所示。圖2.3 第二步當制動滑板降到低位時，第一根軋件滑下，并開始自然摩擦制動直到軋件完全停止，如圖2.3所示。圖2.

6、4 第三步與此同時，下一根軋件的頭部進入傾斜輥道的上區(qū)，并由分離擋板將其保持在這一位置，直到滑動板回升到中位，如圖2.4所示。圖2.5 第四步此時分離擋板可以向上抬起打開，使軋件滑到制動板的側(cè)壁，如圖2.5所示。圖2.6 第五步放下分離擋板，可以開始第三根軋件的制動周期，同時冷床的動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滑板滑動到冷床的第一個齒內(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，型號為CPU414-2DP；WINCC顯示界面；通過數(shù)據(jù)線，將倍尺

7、剪剪切信號、3#飛剪熱檢信號、裙板接近開關(guān)高、中、底等數(shù)據(jù)傳送至PLC進行數(shù)據(jù)的處理，同時與人機界面WINCC進行通信，如圖3.1所示。圖3.1 程序控制圖3.2 裙板動作控制經(jīng)過3#飛剪倍尺剪切后的每一段倍尺鋼，都必須完成一組動作才能順利到達冷床冷卻：剪切后提速，與后一個倍尺分開一定距離，分開距離后降速，同時裙板動作（下降），將鋼下到裙板滑行，經(jīng)一定低位、中位延時后，裙板上升將鋼下放到冷床上合適的位置冷卻。裙板的動作主要是通過倍尺剪切信號與3#飛剪熱檢信號來進行控制，其電氣控制原理為：經(jīng)過3#飛剪剪切信號判定為倍尺鋼，經(jīng)適當?shù)娜拱逑陆笛訒r后，PLC向裙板下降電磁閥發(fā)出動作指令，裙板在400P

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

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 裙板動作位置及時間3.3 尾段控制對于尾段的控制是整個裙板動作的重點，采用的是延時動作。由于來料規(guī)格長短不一，再加上軋制規(guī)格品種的不同，造成尾段鋼長短相差較大，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個區(qū)間：即、15米超短尾延時；、25米超短尾延時；、35米超短尾延時；、45米超短尾延時；、55米超短尾延時；、55米以上長尾延時（即按非尾段情況工作）。尾段的控制主要從兩個方面控制，一是從尾段選擇，二是從尾段動作。3.3.1尾段選擇1、 尾段時

10、間的計算所謂尾段的時間，就是指尾剛所經(jīng)過的時間，這主要是對尾鋼通過熱檢儀的時間進行一個簡單的計算，這個計算過程在程序里自動完成，以25米的尾鋼為例，長度為25米的尾鋼，速度設(shè)定為末架軋機的轉(zhuǎn)動速度，這樣可以大致計算出尾鋼所需要的時間。如圖3.7所示。圖3.7 尾鋼計算時間2、 尾鋼的判斷與選擇尾鋼的判斷是通過3#飛剪熱檢信號與倍尺剪剪切信號來確認尾鋼，3#飛剪倍尺剪與末架軋機間有一臺熱金屬檢測儀，通過熱金屬檢測儀探測到熱鋼的經(jīng)過，從而使熱檢儀的常開觸點閉合，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇LC中。而3#飛剪倍尺剪中通過傳感器，將每一次的剪切動作，都轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘杺鬏斀oPLC，如圖3.8所示。圖3.8 尾段確認當倍尺

11、剪完成剪切之后，由3#飛剪熱檢儀對鋼進行監(jiān)控，將計算出來的時間作為3#飛剪熱檢儀檢測的時間，以時間范圍之類觀察3#飛剪熱檢信號來判斷出尾的長度，圖3.9所示。圖3.9 尾段長度選擇3、 WINCC尾段監(jiān)控在WINCC的監(jiān)控只是直接將判斷出來的尾段，通過以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進行通信，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 尾段動作1、 尾段下降延時尾段下降延時指的是在經(jīng)過確定為尾鋼之后，要求裙板動作的時間，因為尾段的長度不一樣，下降的延遲時間也就是不一樣，為了保證足夠的機動性，所以要根據(jù)不同的工況，達到人為干預(yù)尾段停留在冷床上的位置。

12、而且在現(xiàn)場的環(huán)境中，不僅僅是尾鋼，就連非尾鋼也會受到輸送輥道速度的影響，因此更加要靠認為設(shè)置。而下降延時的設(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 尾段下降延時設(shè)定2、 尾段裙板下降下降延時通過主控人員在WINCC界面設(shè)置完成過后，主控人選需要對不同的規(guī)格、不同的軋制速度的條件下靈活的設(shè)置，通過設(shè)置的時間控制定時器的通斷，下降延時時間必須要比計算時間長，才會有可能觸發(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)中存在問題及處理意見在實際的運行當中，在主控室的控制面板WINCC界面上，有關(guān)于尾鋼的的運行顯示和范圍測量顯示，如圖4.1所示。圖4.1

13、 尾段拋鋼延時設(shè)置畫面在圖中測量范圍的LED顯示燈與運行情況的LED顯示燈在長時間運行時，會出現(xiàn)顯示不一致。例如：測量出的范圍為小于35米（2535米），該段LED燈亮，實際運行顯示的時間則可能為45米。這讓主控人員容易操作出錯。經(jīng)過分析，問題可能出現(xiàn)在設(shè)定的延時上，導(dǎo)致WINCC顯示錯誤，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)置短暫的定時是為了防止當3#飛剪信號斷光后， 35米和45米尾端同時置位。但是時間定的過長可能存在判斷錯誤的可能，例如：當尾端鋼的長度剛剛為35米時，在原35米尾端計算時間定時完時，剛剛好3#飛剪熱檢信號斷光，這時由于有一個

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

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)位指令通過置位指令讓WINCC中的LED顯示燈常亮，將倍尺剪信號置給復(fù)位信號，只有等到下一次剪切信號來時就會對SR觸發(fā)器進行復(fù)位，從而讓LED顯示燈熄滅，這樣讓主控人員很直觀的，很準確的確定不同長度尾段的上冷床情況。第五章 結(jié)束語本文以我廠冷床裙板自動控制系統(tǒng)為主體，介紹了冷床裙板自動控制系統(tǒng)的組成，以及該系統(tǒng)在冷床裙板的運行過程中所起到的作用，結(jié)合冷床裙板自動控制系統(tǒng)的操作說明。該控制系統(tǒng)反映了裙板各項參數(shù)的變化，實現(xiàn)整套系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)，盡量減少裙板的誤動作，提高生產(chǎn)的效率和降低能耗，并確保操作安全，實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。該論文通過對我廠冷床