軋后冷卻電氣控制系統(tǒng)二次開發(fā)與應(yīng)用

李曉輝

（濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司檢修工程公司 山東 濟(jì)南 250101）

0 前言

濟(jì)鋼2500 線軋后冷卻系統(tǒng)中軋后冷卻系統(tǒng)與輥道系統(tǒng)各自獨(dú)立，無法實(shí)現(xiàn)通訊，軋后冷卻二級(jí)系統(tǒng)無法對(duì)輥道進(jìn)行控制，導(dǎo)致冷卻效果不佳；操作人員緊張而無法配備足夠的操作人員對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行操作。由于中厚板廠2500 產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)奏很快，停產(chǎn)改造勢(shì)必影響集團(tuán)公司的效益[1]，所以利用現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行不停產(chǎn)改造來實(shí)現(xiàn)控制目的是最佳選擇。

1 軋后冷卻系統(tǒng)硬件設(shè)備的開發(fā)

為實(shí)現(xiàn)控冷輥道的高級(jí)控制，需對(duì)原控制線控制變頻器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)總線化改造，通過對(duì)控冷輥道進(jìn)行通訊，控冷輥道線速度統(tǒng)一控制。通過OPC 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)軋后冷卻系統(tǒng)與輥道系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，可以對(duì)相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行精確控制。 硬件構(gòu)造示意圖如圖1 所示：

圖1 軋后冷卻系統(tǒng)硬件設(shè)備整合示意圖

1.1 軋后冷卻系統(tǒng)與輥道系統(tǒng)的通訊

軋后冷卻系統(tǒng)二級(jí)自動(dòng)化為基于數(shù)據(jù)庫技術(shù)的WINCC 系統(tǒng)，控冷輥道系統(tǒng)為基礎(chǔ)自動(dòng)化， 為羅克韋爾公司的的Controllogix 集成構(gòu)架和RSview 上位界面，Controllogix 集成構(gòu)架通過以太網(wǎng)與RSview 上為數(shù)據(jù)通訊， 怎么將WINCC 系統(tǒng)與RSview 兩者之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，是實(shí)現(xiàn)控冷輥道與軋后冷卻系統(tǒng)整合改造的瓶頸。

經(jīng)過對(duì)兩者的研究，依托OPC 技術(shù)是解決數(shù)據(jù)問題的有效手段，OPC 技術(shù)定義了一個(gè)開放的接口，在這個(gè)接口上，基于PC 的軟件組件能交換數(shù)據(jù)。 它是基于Windows 的OLE——對(duì)象鏈接和嵌入、COM——部件對(duì)象模型和DCOM——分布式COM 技術(shù)。 具體方法為OPC 數(shù)據(jù)讀取方式和周期定義。 在Rsview 服務(wù)器上利用雙網(wǎng)卡，建立與WINCC 服務(wù)器和下位Controllogix 集成構(gòu)架的數(shù)據(jù)連接。 Wincc 服務(wù)器的鏈接是用來讀寫WINCC 中的需要變量， 在Rsview SE 的OPC DATA SERVER 中建立OPCServer.WinCC， 并在相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)中查找WinCC 服務(wù)器的IP ，即完成了Server.WinCC 的設(shè)置。RSVIEW Tag 中讀取一級(jí)需要的數(shù)據(jù)。這一環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)讀取周期的確認(rèn)十分重要，因?yàn)樗麤Q定了數(shù)據(jù)的更新速率。 在自動(dòng)出鋼技術(shù)中，充分利用events 的功能和一級(jí)Controllogix 集成構(gòu)架編寫速率可調(diào)的數(shù)據(jù)采取周期， 進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取。 定義RSVIEW Macros 對(duì)Events 進(jìn)行啟停操作，讀取時(shí)充分考慮數(shù)據(jù)類型問題，防止鏈接無效和寫入錯(cuò)誤。

通過OPC 技術(shù)采集軋后冷卻系統(tǒng)二級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)的速度給定變量， 通過控冷輥道PLC 的運(yùn)算將線速度轉(zhuǎn)化為0-32767 數(shù)制， 通過Controlnet 現(xiàn)場(chǎng)總線利用MOV 指令給至變頻器。 0-32767 對(duì)應(yīng)變頻器頻率為0-50Hz，通過機(jī)械提供的減速比和輥徑計(jì)算出實(shí)際的線速度，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)整頻率達(dá)到調(diào)整線速度的目的。

1.2 控冷輥道變頻器現(xiàn)場(chǎng)總線通訊改造及線速度統(tǒng)一

由于控冷輥道系統(tǒng)采用的為羅克韋爾旗下AB 品牌的變頻器，現(xiàn)有的1336PLUS2 變頻器只需要增加1203-GU6 網(wǎng)絡(luò)通訊模塊及1203-C10 的數(shù)據(jù)線，POWERFLEX700 變頻器只需增加20-COMM-D 通訊模塊[2]，即可對(duì)變頻器實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線通訊改造。

對(duì)程序所做的修改僅需要增加Devicenet 網(wǎng)絡(luò)使能， 將原先控制線的實(shí)際點(diǎn)改為變頻器相關(guān)控制字， 對(duì)原有程序稍作改動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)。根據(jù)機(jī)械專業(yè)提供的輥徑， 通過測(cè)速儀算出在變頻器輸出50Hz 的情況下輥道的實(shí)際轉(zhuǎn)速， 通過計(jì)算相應(yīng)的K 值對(duì)變頻器的給定進(jìn)行調(diào)整，實(shí)際輸出頻率限制在低于50Hz，從軋后冷卻系統(tǒng)接受的速度給定為14077，乘以相應(yīng)的K 值0.6，得出實(shí)際的輸出為8446，即為該組變頻器的實(shí)際給定值。

由于控冷系統(tǒng)需要速度反饋?zhàn)鳛殚]環(huán)調(diào)節(jié)，所以通過AB 變頻器的DATALINK 數(shù)據(jù)采集功能，將變頻器的輸出頻率定義為輸出變量，通過軋后冷卻系統(tǒng)WINCC 組態(tài)軟件的OPC 采集得到。

1.3 集管流量標(biāo)定方法的優(yōu)化

由于原設(shè)計(jì)并不是每一組集管上都有流量計(jì)，標(biāo)定頁面無法確保都能夠標(biāo)定，這樣會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)中流量不準(zhǔn)，冷卻效果不佳。

這樣我們把有流量計(jì)的集管流量視為Q2，通過測(cè)量水柱高度h1，h2，代入公式中計(jì)算，即可計(jì)算出相應(yīng)集管的流量。采取五點(diǎn)標(biāo)定的方法進(jìn)行標(biāo)定，即可達(dá)到預(yù)先設(shè)計(jì)程度。

2 項(xiàng)目的實(shí)施效果及效益分析

軋后冷卻系統(tǒng)正常運(yùn)行后， 鋼種初驗(yàn)性能合格率由95.64%提高到99.5%以上，鋼板改判率由0.88%降低到0.2%以內(nèi)；鋼板屈服強(qiáng)度平均提高30－40MPa，性能改進(jìn)效果顯著；薄規(guī)格水冷工藝得到全面開發(fā)，在保證板型的基礎(chǔ)上提高了性能合格率。

本項(xiàng)目通過冷卻工藝優(yōu)化，使性能改判率由0.88%降低到0.2%以內(nèi)，生產(chǎn)需控冷的鋼板Q345B 91071.55 噸，可降低質(zhì)量損失：

91075.55*（0.88%-0.2%）*300 元/噸=16.56 萬元

項(xiàng)目年預(yù)計(jì)可實(shí)現(xiàn)直接經(jīng)濟(jì)效益：16.56/3*12=66.24 萬元

3 結(jié)束語

通過軋后冷卻電氣控制系統(tǒng)二次開發(fā)， 成功的實(shí)現(xiàn)了軋后冷卻、矯直機(jī)、輥道系統(tǒng)配合運(yùn)行，使得產(chǎn)品性能有了極大的提高，收到了良好的效果。

［1］崔鳳萍，孫瑋，等.中厚板生產(chǎn)與質(zhì)量控制[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2008.

［2］鄧?yán)?Controllogix 系統(tǒng)實(shí)用手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008，9.

［3］Rockwell Automation，1336 PLUS2 Adjustable Frequency AC Drive User manual[Z]，1998.