PLC在棒材连轧张力活套控制系统中的应用.pdf

6 6 工业仪表与自动化装置 2 0 1 0年第 5 期 P L C在棒 材连轧张 力活套控制 系统 中的应 用 唐国兰 ， 罗荣华 ， 周汉全 1 ． 广东松山职业技术学院， 广东 韶关 5 1 2 1 2 6 ； 2 ． 广 东韶 关钢铁 集 团公 司炼轧厂 ， 广 东 韶 关 5 1 2 1 2 2 摘要 重点介绍韶钢 小型棒材连轧生产 线分布式活套、 张力控 制 系统的组 态，软件 结构及 实 现 。 关键词 P L C； 张力控制； 活套控制； 棒材连轧 中图分类号 T P 2 7 3 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 0 0 6 8 2 2 0 1 0 0 5 0 0 6 6 0 5 App l i c a t i o n o f PLC i n t e ns i o n a nd l o o p c o n t r o l s y s t e m o f b a r c o n t i nu o u s m i l l TANG Gu o l a n ，LUO Ro n g hu a ，ZHOU Ha n qu a n 1 ． G u a n g d o n g S o n g s h a n P o l y t e e h n ic C o l l e g e ， G u a n g d o n g S h a o g u a n 5 1 2 1 2 6 ， C h i n a ； 2 ． S h a o g u a n I r o n＆S t e e l C o ．L t d， G u a n g d o n g S h a o g u a n 5 1 2 1 2 2 ， C h i n a Ab s t r a c t He r e t h e h a r d wa r e c o n fi g u r a t i o n。s o ft w a r e s t r u c t u r e a n d s y s t e m r e a l i z a t i o n o f t h e t e n s i o n a n d l o o p c o n t r o l s y s t e m us e d i n t h e ba r c o n t i n u o u s mi l l o f b a r p l a n t a r e e mp h a s i z e d ． Ke y wo r ds PL C； t e n s i o n c o n t r o l ； l o o p c o n t r o l ； c o n t i n u o u s ba r r o l l i n g 1 工艺简介 韶关钢铁公 司全连续棒材车间按工艺设施分为 4个区域 加热炉区、 轧机区、 冷床区及精整区， 其轧 机能力为 3 0万 t ， 产品规格为 q b l 0～1 6 m m 圆钢及 带肋钢筋。轧线设备为全连续 1 9架轧机布置， 如图 1所示 ， 其 中精轧机组 的 1 5、 1 7 、 1 9机架为平一 立交 替型式 ， 最终实现无扭 轧制 ， 轧制出 口最高速度 l 5 m／s 。 轧制过程为 钢坯 1 6 0 x 1 6 0 1 0 0 0 0 经过上料 台架 、 上料辊道进入步进式加热炉加热 ， 然后由炉尾 的出炉辊道单根输送至炉后辊道上 ， 钢坯经 b 5 5 0 x 3 4 5 0 x 4粗轧机组轧制 7个道 次， 轧成 6 8 m m 的 中间圆断面 ， 由粗轧机组后飞剪切去肥大且温度较 低的头和尾 ， 再进入 6 3 8 0 x 6中轧机组轧制 4或 6 个道次 ， 继续进人 b 3 2 0 x 6精轧机组 ， 轧制 6个道次 轧成要求的 1 0～ k 1 6 i n m的成品断面尺寸。粗 、 中 轧机组各机架问以及粗中轧机组间轧件采用微张力 控制进行轧制 ， 在精轧机组前 以及精轧机组各机架 间设有垂直活套 ， 轧件可实现无张力活套控制进行 收稿 日期 2 0 1 0 0 3 1 6 作者简介 唐国兰 1 9 7 6 ， 女 ， 重庆 合川人 ， 2 0 0 4年毕业 于广 东 工业大学机械 电子工程专业 ， 硕 士， 广东松 山职业 技术学 院教 师， 工 程师 ， 研究方向为机电智 能控制与应用 。 轧制 。精轧机组轧出的轧件经轧后输送辊道被送至 倍尺分段飞剪机处 ， 被分段飞剪机前夹送辊夹住送 入分段飞剪， 将其剪切成适应冷床长度的商品材倍 尺长 度 。 2 张力活套控制 全连续棒材车间采用了 S I E M E N S S 7系列 P L C 完成工艺控制过程 ， 系统按照当前较为先进 的监控 级 基础级 现场总线 的模式构建。微张力控制 、 自 动活套控制为整个轧线控制 系统的核心部分 ， 由 1 套 P L C系统完成 ， P L C系统之间通过 以太网及 MP I 网互联 ， 实现信号的相互传递。自动化系统采用 S I E ME N S S 7 4 0 0 P L C P R O F I B U S D P的结构形式 ， 组 态如 图2所示。由于热连轧时 ， 张力会引起轧件尺 寸形状的波动 ， 理想状态下 ， 希望料钢上张力为零或 在很小的范围内。但 由于各个机架的压下量和轧制 速度设定值不合适 ， 咬钢时的动态速降， 轧件长度方 向上 的水冷黑印和头尾温度差 ， 轧辊热膨胀、 磨损， 轴承中油膜厚度的变化等原因， 都会在轧件上产生 张力作用。为了保证连轧顺利进行 ， 往往采用很小 的张力轧制 ， 保证连轧过程正常进行 的基本条件是 各机架在单位时间内的“ 秒流量” 完全相等， 实际生 产 中， 由于坯料 、 温度 、 轧机等方面的影响， 常常会 出 现秒流量不等 ， 连轧关系被破坏的情况 ， 因此需要采 2 0 1 0年笫 5期 工业仪 表与 自动化装置 6 7 取一定的措施使相邻机架秒流量相等。热连轧生产 张力轧制和无张力活套连轧 。 时有 2类方法可实现秒流量相等和微张力恒定 微 图 1 轧机 布置 Wi n C C界 面 图 2 轧机活套张 力控制组 态图 2 ． 1 微张力控制 轧件在粗 、 中轧机组各机架间 ， 实现微张力控制 轧制 ， 采用主传动电机 电枢 电流 比较法进行微张力 控制 ， 即在轧件轧人相邻下游一架轧机之前和之后 ， 在轧机主传动电机均达到稳定状态时 ， 分别测量并 存储本架轧机的电枢电流值 ， 、 ， ， 通过 比较 ， 、 ， 的差 值 ， 反应堆钢或抟钢及堆拉钢的程度 ， 通过调整本架 轧机 的速度 ， 使电流差值达到允许 范围。这个调节 只有有轧件在各机架间穿料过程 中进行 。调节过程 中对原速度设定值进行 了修正 ， 修正后的速度值被 存储， 并作为下一根轧件的初始设定值。经微张力 控制后 ， 轧件断面上张应力能控制在 1 5 N ／ ra m 。 2 ． 2 自动无张力活套连轧控制 精轧机轧制后 的型材经过处理就是成品 ， 精轧 6 8 工业仪表与自动化装置 2 0 1 0年第 5期 机轧制是型材生产的最后一道轧制工序 ， 精轧机工 作的好坏 ， 直接影响到产品的质量 ， 为了使精轧机能 够稳定地工作 ， 要求精轧机的速度恒定 ， 即单位时间 内通过各机架的金属体积相等 秒 流量相等 ， 对于 圆钢热连轧过程来说 ， 保持“ 秒流量” 相等的主要手 段是靠精轧机各机架 问活套的调节 ， 从这个意义上 说 ， 活套是实现连轧 的关键。因此在这些机架之 间 各设一活套 ， 如图 3所示 ， 每个活套处设有活套高度 扫描器 ， 用于检测实际的活套高度 ， 并与设定的活套 高度值进行比较 ， 当实际活套高度大于设定值 ， 则活 套上游各架轧机主传动 电机降速 ， 当实际活套高度 小于设定值 ， 则上游各机架电机升速 ， 直至活套值与 设定值相同， 再恢复正常轧制速度。在活套控制过 程中 ， 上游各机架速度的调节由级联控制系统实现 ， 保证轧件在这些机架 间在一定 的活套量下 进行轧 制 ， 以实现无张力轧制 的要求。经调整后稳定活套 的速度值应存储下来 ， 作为下一根钢的设定值 。 定轮 定轮 图 3 活套示意 图 每个活套的控制系统实际上由 3部分组成 一 部分是活套的逻辑控制部分 ， 它负责产生起套 、 收套 等动作 ； 另一部分是活套的模拟量调节部分 ， 它负责 纠正活套的位置偏差 ； 还有一部分是活套高度扫描 器 ， 它是活套套量的检测元件 ， 其灵敏度和精度直接 影响控制能否正常工作。活套控制程 序如图 4所 示 。 3结束语 该轧机张力活套控制 系统采用分布式结构， 充 分利用了 P L C、 现场总线和计算机网络通信等先进 技术 ，使系统较好地满足了生产工艺的要求， 吸收 了轧线上的速度波动 ， 稳定 了精轧机的速度 ， 提高了 成品质量 ， 降低 了轧废率 ， 创造 了可观的经济效益。 该套轧机 已经 连续 生产几年 ，实践 证 明该 系统稳 定 ， 运行可靠。 参考文献 [ 1 ] 杨永立． 棒材连轧分布式活套 控制 系统 的设计 与实现 [ J ] ． 电气传动， 2 0 0 3 1 4 8 5 0 ． [ 2 ] 廉宏亮． 全连轧棒材线 自动化控制系统设计与实现 [ J ] ． 山西冶金 ， 2 O 0 4 4 4 9 5 0 ． [ 3 ] 张文 雪． 板带 热连 轧活 套 高度 及 张力 控制 系统 研 究 [ D] ． 东北大学硕士学位论 文 ， 2 0 0 6 ． [ 4 ] 广东韶钢 松山股份有 限公司． 小型棒材 技术改造 电控 功能说明书[ Z] ． 2 0 0 4 ． 2 0 1 0年第 5期 工业仪表与 自动化装置 TER ” 1 活套中问值 4 mm “ LP S． PARAM TER” TI Lo o pl “ LP S P ARAMTER” TI L oo p1 7 0 工业仪表与 自动化装置 2 0 1 0年第 5期 A【 GAI N ” LPS P ARAMER”G l o o p1 A ” ALWAYS OFF “ TI ” LPS P ARAMER”TI l o o pl L 0 I TD BLD l 0 3 TM LAG A ” ALWAYS ON” DEADB W l 0 00 0 0 0 e 0 0I L O 2 LMN HLM l O 0 00 0 0 c O0l BLD l 0 3 L M N LLM 一 1 00 0 0 0 0e 一 0 0l A ” AL W AYS ON“P V F AC l O 0 00 0 0 e 0 0 0 L 0 3 PV OF F BLD 1 03 L M N F AC l 0 0 00 0 0 e 0 0 0 A ” AL W A YS ON” LM N OFF 0 0 0 00 0 0 e 0 0 0 L 0 4 I I TL AL ． BLD 1 0 3 DI SV A ” LPSl CON EN” LM N ” L PS P ARAM ER”LM N l o op J NB 00 C LM N P ER CALL ” CONT C“ ， ” LSP l Pl DB” FB4 l ， Co nt i n uo u s Con t r o l OLM N HLM COM ～RS T QL MN LL M M AN ON L 0 l LMN P P VPE ON L0 2 L M N I P S EL L0 3 LM N D I SEL L0 4 PV I NT HOLD ER I I TL ON 0 0 CA BR D SEL 、 T l 0 0MS ” LPS P ARAMTER“Xs p Lo o p “ LPS P AR AMT E R“ ． X r_L o o p 1 0 0 d 0 00 0 0 0 0e 0 00 ” LPS P AR AME R“ ． L MN I o o p l ； 1 她 奁 P I D渊1 i 输 图 4 活套调节控 制 差压压力表 等 6项行业标准起草工作组第一次工作会议纪要 摘要 由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会第三分技术 委员会 S C 3 组织召开的 差压压力表、 光电压力表 、 洁净型压力表 、 气体活塞式压力计 、 远传式六 氟化硫密度控制器 、 智能压力校验 系 统 等 6项行业标准起草工作组第一次工作会议于 2 0 1 0年 9月 1日一 3日在西安市召开。共有 1 8个相关单 位的 2 8位代表参加了本次会议。S C 3秘书长罗娟主持 了会议 。 会议由 S C 3秘书处对 6项行业标准的任务来源、 起草工作组报名情况以及相关产品资料进行了简要介 绍。会议根据各单位 申请情况成立了 6个标准起草_T作组。 会议对 6个标准逐个进行了讨论。 由于与会代表对 气体活塞式压力计 标准所使用的产品范围认识有分歧 ， 对“ 气体活塞式压力计 ” 的定 义看法不 同， 决定在分组讨论的时候展开专项探讨 。 由于生产“ 智能压力校验系统” 的单位较多 ， 但产 品的名称并不统一 ， 会议决定在分组时确定贴切的标 准名称， 并就康斯特仪表科技有限公司提交的提纲展开深入讨论。 对于洁净型压力表 ， 由于涉及的生产单位较少 ， 会议委托北京布莱迪公司的甘大方高工整理相关的技术 资料 ， 再行确定 洁净型压力表 标准草案。 对于 差压压力表， 与会代表认为该项 目覆盖范围太广 ， 差压表有多种类型， 结构与原理不尽相同， 写 在一起并不合适 ， 建议本次先起草膜片式差压表的部分， 将标准名称更改为 膜片式差压表 。 由于光电压力表属于电接点压力表的大类 ， 标准名称严格意义上定为 光电压力表 不太合适 ， 与会代 表建议对标准名称进行修改 ， 改为 光 电式电接点压力表 。 远传式六氟化硫密度控制器的产品结构多样 ， 经过与会生产单位代表对本单位生产 的远传式六氟化硫 密度控制器介绍 ， 以及 日前掌握的国内外产品资料 ， 会议要求在技术性要求能够一致 的情况下 ， 尽可能兼顾 多种产品型式。 会议要求 6个标准起草工作组应在 2 0 1 0年 1 0月 1 5日前向 S C 3秘书处提交标准征求意见稿 初稿 。 为了保证标准编制质量 ， 会议要求所有参加起草工作组的单位积极配合进行相关标准的验证试验， 并及 时提供试验数据 。