轨梁厂万能轧制线BD2后横移台车自动化控制系统改进优化.pdf

第3 9 卷第6 期 2 0 1 7 年1 2 月 四川冶金 S i c h u a nM e t a l l u r g y V 0 1 3 9N o 6 D e 己，2 0 1 7 文章编号：1 0 0 1 5 1 0 8 ( 2 0 1 7 ) 0 6 - - 0 0 7 5 - - 0 4 轨梁厂万能轧制线B D 2 后横移台车 自动化控制系统改进优化 刘自彩，王益海，刘永强 ( 攀枝花钢钒有限公司轨梁厂，四川攀枝花6 1 7 0 0 0 ) 摘要：基于由S I E M E N S S 7 - - 4 0 0 P L C 构成的万能线B D 2 轧机自动化控制系统，介绍B D 2 轧机区域软、硬件配 置、轧制工艺，针对近几年故障率较高的B D 2 后横移台车的事故进行分析总结，根据现场生产实际情况，在原有控 制基础上对B D 2 后横移台车电气控制进行优化改进，缩短了事故处理时间，降低了故障率，为生产正常进行提供 了有力保障。 关键词：P C S 7 控制系统；基础自动化；人机界面 中图分类号：1 G 1 4 2 7 1文献标识码：A I m p r o v e m e n ta n dO p t i m i z a t i o no fA u t o m a t i o n S y s t e mo fB D 2R e a rT r a v e r s eC a r r i a g ei nU n i v e r s a l R o l l i n gL i n eo fR a i la n dB e a mP l a n t L I UZ i c a i ，W A N GY i h a i ，L I UY o n g q i a n g ( P a n z h i h u aS t e e la n dV a n a d i u mC o ，L t d ，R a i la n dB e a mM i l l ，P a n z h i h u a6 1 7 0 0 0 ，S i c h u a n ，C h i n a ) A b s t r a c t ：B a s e do nt h eu n i v e r s a ll i n eB D 2r o l l i n gm i l la u t o m a t i cc o n t r o ls y s t e mc o m p o s e do fS I E M E N SS 7 4 0 0 P L C ，I n t r o d u c i n gt h es o f t w a r ea n dh a r d w a r ec o n f i g u r a t i o na n dr o l l i n gt e c h n o l o g yo fB D 2r o l l i n gm i l l A c c o r d i n g t ot h ea c c i d e n to fB D 2r e a rt r a v e r s ec a r r i a g ew i t hh i g hf a i l u r er a t ei nr e c e n ty e a r sa n dt h ea c t u a lp r o d u c t i o ni nt h e f i e l d ，t h eB D 2r e a rt r a v e r s ec a r r i a g ee l e c t r i cc o n t r o li so p t i m i z e da n di m p r o v e do nt h eo r i g i n a lc o n t r o l ，t h ea c c i d e n t h a n d l i n gt i m ei ss h o r t e n e d ，t h ef a i l u r er a t ei sr e d u c e d ，a n dp r o v i d e das t r o n gg u a r a n t e ef o rt h en o r m a lp r o d u c t i o n K e yw o r d s ：P C S 7c o n t r o ls y s t e m ，b a s i ca u t o m a t i o n ，m a n - m a c h i n ei n t e r f a c e 1前言 攀枝花钢钒有限公司轨梁厂1 0 0 米重轨万能生 产线于2 0 0 4 年底建成投产，其设备及生产工艺由德 国S M S 公司引进，基础自动化控制系统 1 采用德国 S I E M E N S 公司P C S 7 系统构建车L 制线7 机架轧机 采用串列连接方式，轧制线跨度达6 6 3 米，万能线 B D 2 轧机在整个轧制线担负重轨半成品加工作用， 工艺流程为：接收B D l 轧机来料一首道次翻钢一矫 直一咬人一可逆轧制一机后横移台车运输轧件到 U 1 轧机。 B E E 后横移台车则负责完成将B E E 轧制完毕的 轧件输送到U 1 E 1 机架前延伸辊道，动作过程为：轧 件传输到位一上升一横移至U 1 前延伸辊道一下降一 返回原始位。轧线自动化程度较高，现场采用了大量 检测元件、传感器、传动电机及各种液压设备。由于 现场环境恶劣和随着生产任务的加重，同时原横移台 车的控制程序存在缺陷等因素，造成B D 2 后横移台车 在生产过程中设备故障率较高，产生大量的废钢，停 机时间较长。以下结合B D 2 后横移台车以往发生的 主要故障( 如现场检测元件故障、控制程序缺陷、网络 故障等) ，根据生产工艺，结合现场生产实际情况，在 作者简介：刘自彩，高级工程师，从事电气设备运行、计算机及网络管理等工作。 万方数据 四川冶金第3 9 卷 原有的控制基础上对B D 2 后横移台车控制进行优化， 极大降低了设备故障率和缩短了事故处理时间，减少 了废钢，提高了生产作业率。 2 系统硬件配置 现场采用P r o f i b u s - D P 现场总线将轧制线各种 现场信息进行收集，工业以太网进行数据传输，人机 画面显示，B D 2 网络系统配置见图1 所示。 3 系统软件配置 针对P L C 的编程软件使用P C S 7 中所集成的 S T E P 7V 5 2 编程软件，利用S E T P 7 对现场检测元 件故障、传感器故障、智能从站故障进行编程，通过 W I N C C 图形编辑器对人机界面进行定义，同时结 合i b a P D A ( 过程数据采集) 系统，用于现场数字量、 模拟量信号的采集及故障状态、原因的分析。 图1B D 2 网络系统配置图 4 系统现场故障分析及改进措施 4 1 后横移台车上、下位置确认程序及画面修改 横移台车控制升降油缸共有7 组，靠接近开关 检测上下到位位置，为保证所有油缸都能够上升下 降到位，7 组接近开关必须全部检测到位后才能执 行下一步动作。实际应用过程中，由于现场设备震 动较大，7 组接近开关经常出现某组检测不到的情 况，造成自动过程执行不了，原横移台车顺序控制过 程( S F C ) 见图2 所示。 由翻妇 嘲豳， 卜T 2 2 I 鼍- 嗯；、 l 翻$ = = 生d - l 圈豳 I 卜1 I 嗍嚆 图：原横移台车顺序控制过程图 万方数据 第6 期S i c h u a nM e t a l l u r g y 而操作台H M I 画面只有小车升降位置到位显 示( 见图3 ) ，操作人员无法在自动过程下对横移台 车进行人工干预恢复自动，只有等待维护人员处理， 这就造成了钢温低，无法轧制，导致废钢和事故 时间。 图3 原横移台车W I N C C 显示图 为避免上述情况的发生，做以下改进： ( 1 ) 在C F C 程序中添加强制功能，见图4 所示。 内吐q 曲j 麓i i i m b a i mh i i m , m i i i i 蓑砻I 酗I 鬟嚣期獬，搿d | 、 地l # ，虻_ 蕞蒜蕊i 曲t 雌j 崔 I j 目斟 “ 越瞳l 。07 _ 越毪_ 啦- 厂 q 誊- - 峨 图4 横移台车新增强制功能端子块图 ( 2 ) 原横移台车顺序控制过程( S F C ) 添加 W I N C C 画面强制条件，见图5 所示。 占：= = _ = 一1 ；固 图5 新增横移台车强制确认条件图 ( 3 ) 在操作台H M I 画面新增强制确认按钮见图 6 所示。 o 廿t L l p 6 l I 一i n 矾游轴o T l R o U G ，ll I e K C t t ，p a 辩l ； _ 铀I - 0 1 取黔错O R N O I 侧l ? 鼍? ：| 氆帅t 躞 辫站R I 的，o 幡簿l毒i ：寻誊l 卜- 惟盯姒湘瞄峨隹R f 帕t 婚：lL - 量i 鳋氅氆魁S l | | 匿函蚤藩匿雪蠹要叠霆蒌嚣蒌雾医趸霍墓习 图6 新增横移台车强制确认画面图 一旦在主画面中横移台车7 组小车中的某一组 上升位置或下降位置没有出现绿色三角形图标时， 表示这组小车没有升降到位或检测出现问题，需要 进行人工干预，操作工通过H M I 画面及工业电视判 断这组小车的实际升降情况，然后在H M I 画面点击 强制上升或下降确认按钮，确认台车到位，同时设备 执行下一步动作，当轧制线当前轧件轧制完毕后，通 知维护人员进行检查确认，从而减少了废钢和事故 处理时间。 4 2B D 2 轧制道次增加联锁控制 随着生产任务的加重，生产节奏的变快，近几年 多次在连续轧制过程中发生了以下事故：生产节奏 过快或由于U 1 轧机轧制耽搁，当B D 2 轧件轧制完 成后在机后还没有移送到U 1 轧机机前时，B D l 的 轧件已运输到B D 2 机前，而此时B D 2 并没有判断机 后有钢和横移台车在上升位置，仍允许继续轧制，如 果操作人员没有及时发现进行中断，这就造成当第 一道次轧制完成后，该轧件撞到上支钢或撞后横移 台车，产生废钢和事故时间，同时轧件因碰撞后变形 窜出极易造成安全事故。针对上述情况，为确保人 身和设备安全的考虑，通过对设备轧制程序的分析， 在S F C 控制程序中进行改进，如图6 所示。 ( 1 ) 首道次，轧机在机前正常翻钢后，判断机后 是否有钢，如果有钢( 用H M D D R 9 2 1 及H M 胁 D R 9 1 2 热检检测) 礴L 机不进行轧制，在机前处于 待轧状态。 ( 2 ) 在1 、3 道次，如果后横移台车不在下降位 置，轧机不进行咬入，在机前处于待轧状态( 见图7 所示) 。 图7 轧制控制增加判断横移台车是否在下降位置图 万方数据 四川冶金 第3 9 卷 4 3 网络故障 B D 2 后横移台车在生产过程中主要暴露出来通 讯问题为：旋转编码器故障、线路故障、通讯闪断等， 为降低这些事故率，采取以下优化措施： ( 1 ) B D 2 后横移台车线性编码器安装在B D 2 轧 机的操作侧，而T S 0 4 柜安装在传动侧，原来的通讯 网络路径为：B D 2 后横移台车线性编码器一T S 0 3 柜 的电缆隧道一穿越地下室一T S 0 4 柜的O B T 。由于 该编码器距离轧制线较近，其通讯线路受高温烘烤 较多，线路经常老化造成通讯故障，影响生产；而重 新敷设电缆由于路径较长造成事故时间较长和工人 劳动强度较大，严重影响生产的正常运行，据统计， 2 0 1 6 年3 月，B D 2 横移台车后就因为通讯线路故障 而废钢3 支，造成事故时间5 0 分钟。根据现场环境 对其电缆敷设路径进行优化：B D 2 后横移台车线性 编码器一敷设明管跨越轧制线冲渣沟一T S 0 4 柜的 O B T ，由于电缆管敷设在冲渣沟的上空，其冷空气较 好的避免了轧制线高温对电缆的烘烤，延长了通讯 电缆的更换周期，另外其敷设路径的缩短不仅减少 了信号的衰减，而且减轻了岗位人员的维护强度。 ( 2 )