雙高線PF鏈智能分鉤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

蘇紅軍，馬偉，何昌勇，張璽成

（山西建邦集團(tuán)有限公司軋材廠，山西曲沃 043409）

雙高線PF鏈智能分鉤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

蘇紅軍，馬偉，何昌勇，張璽成

（山西建邦集團(tuán)有限公司軋材廠，山西曲沃 043409）

針對雙高線生產(chǎn)現(xiàn)場共用一個(gè)PF鏈的情況下，分鉤、打包、稱重計(jì)量以及卸卷過程中存在的分鉤難問題，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況研究制定切實(shí)可行的自動(dòng)分鉤系統(tǒng)的實(shí)施過程。經(jīng)過一年的運(yùn)行實(shí)踐證明了自動(dòng)分鉤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)非常成功，通過對該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用每班次減少人力三人，不但降低了企業(yè)的用工成本，還避免了人為因素造成的錯(cuò)誤現(xiàn)象，提高了計(jì)量和卸卷的準(zhǔn)確性。

PF鏈 合分流道岔 C形鉤 控制 自動(dòng)分流 智能辨識(shí)

在雙高線的收集區(qū)通常都是共用一個(gè)PF鏈來完成后續(xù)的收集工作，由于有兩條生產(chǎn)線，因此在后面的打包、稱重計(jì)量和成品卷分剁存放過程中，就需要對產(chǎn)品的鋼種、規(guī)格及爐批號(hào)進(jìn)行精確的區(qū)分，為后續(xù)的分剁吊運(yùn)和質(zhì)量追蹤提供保障，因此設(shè)計(jì)一套能夠自動(dòng)識(shí)別和執(zhí)行相應(yīng)要求的系統(tǒng)。

1 PF鏈的初始設(shè)計(jì)及工作原理介紹

1.1 PF鏈的構(gòu)成

建邦高線廠的PF鏈主要由兩個(gè)驅(qū)動(dòng)站、八個(gè)工位和四個(gè)合分流道岔組成，具體分布（見圖1）為：一號(hào)道岔途徑，A線集卷站和B線集卷站；二號(hào)道岔途徑，一號(hào)打包、一號(hào)稱重站，二號(hào)打包、二號(hào)稱重站；三號(hào)道岔途徑，一號(hào)卸卷站；四號(hào)道岔途徑，二號(hào)卸卷站。PF鏈的動(dòng)力主要由兩個(gè)驅(qū)動(dòng)站來驅(qū)動(dòng)，每個(gè)驅(qū)動(dòng)站都有兩臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，為一用一備式。

1.2 PF鏈分流道岔的基本工作原理

在設(shè)計(jì)PF鏈時(shí)之所以要設(shè)計(jì)道岔，主要是要提高PF鏈的工作效率。在PF鏈的運(yùn)行過程中，總是輕鉤（沒有裝料的空鉤）和重鉤（裝有成品卷的C形鉤）交叉運(yùn)轉(zhuǎn)。在通常情況下，輕鉤都需要以最短的距離和時(shí)間直達(dá)目的地（集卷站前方）等待接料任務(wù)，而重鉤則需要有選擇性地進(jìn)入到指定的工位，因此建立適合現(xiàn)場的合分流道岔是十分必要的。當(dāng)系統(tǒng)檢測到輕鉤后可直接將其導(dǎo)向集卷站處，而不需要轉(zhuǎn)到工位去，從而為收集生產(chǎn)準(zhǔn)備足夠的C形鉤創(chuàng)造條件，提高PF鏈的工作效率。

圖1 C形鉤智能識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡圖

分流道岔后面的直彎通回路上都會(huì)安裝一個(gè)道岔清除檢測開關(guān)和滿位檢測開關(guān)，并且在道岔的機(jī)械裝置上還會(huì)有檢測道岔狀態(tài)的檢測開關(guān)。道岔清除檢測開關(guān)的主要作用是：給PLC發(fā)送道岔動(dòng)作的執(zhí)行命令，當(dāng)該信號(hào)被觸發(fā)后，且在道岔動(dòng)作的其他條件都滿足（比如道岔直通或彎通到位，且后方輕重車需要道岔轉(zhuǎn)向）的情況下會(huì)執(zhí)行道岔彎通或是直通的命令。而滿位檢測開關(guān)（有些因PF空間大小的關(guān)系會(huì)由停止器占位信號(hào)來代替）的作用則是：給PLC發(fā)送前方停止器放鉤允許命令，當(dāng)該信號(hào)被觸發(fā)后，道岔前方的停止器就會(huì)立即執(zhí)行放鉤命令。道岔工作的情況分為兩種。

1）以集卷前方的分流道岔為例，后方工位需要的都是空鉤，不需要進(jìn)行輕重車識(shí)別，只需要進(jìn)行輪流放鉤即可。所以這種情況的工作條件比較簡單，就是只要道岔后方的滿位或是占位允許放鉤，且另外一個(gè)通路的滿位或是占位信號(hào)有脈沖信號(hào)發(fā)出，前方停止器的占位信號(hào)顯示有C形鉤，則PLC會(huì)根據(jù)輪流放鉤的原則執(zhí)行命令。

2）在打包稱重區(qū)和卸卷區(qū)的分鉤需要按照指定的要求進(jìn)行放行，其放行條件比較復(fù)雜，不僅需要對輕重車進(jìn)行判斷，還需要按照指定的要求進(jìn)行工作。以山西建邦集團(tuán)有限公司軋材廠卸卷為例（參考圖1），當(dāng)輕車經(jīng)過時(shí)，直接從直通回路通行即可，不允許從卸卷站繞行，因此這種情況需要在道岔前方的停止器處安裝一個(gè)輕重車檢測開關(guān)。當(dāng)檢測到輕車時(shí)，道岔執(zhí)行直通命令進(jìn)行放行；當(dāng)檢測到重車時(shí)，則需要按照規(guī)定的要求選擇要導(dǎo)通的路線。

2 原PF鏈運(yùn)行狀態(tài)及改進(jìn)的要求

由圖1可知，在打包稱重區(qū)和一二號(hào)卸卷前方的道岔處，需要根據(jù)C形鉤的來源對重車進(jìn)行準(zhǔn)確的識(shí)別，并根據(jù)規(guī)定的要求確定C形鉤的放行路線。

因?yàn)閮蓷l生產(chǎn)線同時(shí)處于生產(chǎn)當(dāng)中，而且每條生產(chǎn)線所生產(chǎn)的鋼種、規(guī)格等都不盡相同，因此在打包稱重和卸卷發(fā)貨的時(shí)候需要對產(chǎn)品進(jìn)行準(zhǔn)確的識(shí)別，確定應(yīng)該打印什么樣的標(biāo)牌，應(yīng)該將產(chǎn)品放入哪個(gè)打包稱重區(qū)，應(yīng)該將產(chǎn)量計(jì)入哪條生產(chǎn)線，應(yīng)該將產(chǎn)品從哪里卸貨等一系列問題，只有做好這些基礎(chǔ)工作，才能核準(zhǔn)各線的生產(chǎn)情況并方便日后追溯?？墒沁@些要求在初期投產(chǎn)時(shí)，只能通過手動(dòng)實(shí)現(xiàn)即在集卷站前方的道岔處安置一名員工，專門給去向B線集卷的C形鉤掛“紅牌”；然后又分別在打包道岔和卸卷道岔處各安置一名員工根據(jù)“紅牌”標(biāo)識(shí)進(jìn)行手動(dòng)分鉤。這樣不僅增加了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度和企業(yè)的人力成本，還經(jīng)常出現(xiàn)人為失誤的現(xiàn)象，使企業(yè)蒙受損失，為此如何實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的自動(dòng)分鉤便提上了日程。

3 改造方案的研究制定與實(shí)施

3.1 改造方案的研究確立

經(jīng)過現(xiàn)場的勘察和研究，發(fā)現(xiàn)要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分鉤的功能，首先要使C形鉤在經(jīng)過不同的生產(chǎn)線后留有不同的標(biāo)記，然后在打包稱重和卸卷前方的道岔處能夠進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別，最后才可根據(jù)需要編制程序。

3.2 改造方案的實(shí)施過程

3.2.1 C形鉤燕尾板的設(shè)計(jì)原理及制作

圖2 信號(hào)工裝簡圖

按照上述思想需要給每個(gè)C形鉤上都增加一個(gè)標(biāo)記C形鉤路徑的設(shè)備，因此經(jīng)過大量的研究后決定，在每個(gè)C形鉤前方結(jié)構(gòu)的空隙處，安裝一個(gè)可以轉(zhuǎn)變位置的燕尾形鐵板（燕尾板構(gòu)造詳見圖2）。同時(shí)為了使燕尾板能夠轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，還在旋轉(zhuǎn)處特別安裝軸承，另外為了能夠保證標(biāo)記的位置不會(huì)發(fā)生變動(dòng)，在燕尾板的正后方安裝一塊磁力適當(dāng)?shù)拇攀?，這塊磁石既要保證標(biāo)記位置不會(huì)發(fā)生變動(dòng)，又要保證在需要轉(zhuǎn)換位置時(shí)能輕松轉(zhuǎn)動(dòng)。

3.2.2 C形鉤標(biāo)記轉(zhuǎn)換器的制作

實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分鉤的第一步就是在C形鉤經(jīng)過不同的集卷站后可以留下不同的標(biāo)記，從而在后面的道岔處對C形鉤的路徑進(jìn)行有效識(shí)別。為此在兩個(gè)集卷站前方的不同方向分別制作安裝一個(gè)燕尾板檔桿裝置（詳見圖1），當(dāng)C形鉤經(jīng)過A線集卷站時(shí)燕尾板會(huì)被推至C形鉤的右側(cè)，反之當(dāng)C形鉤經(jīng)過B線集卷站時(shí)燕尾板會(huì)被推至C形鉤的左側(cè)，這樣就實(shí)現(xiàn)了C形鉤路徑的自動(dòng)標(biāo)記。

3.2.3 C形鉤標(biāo)記檢測裝置的制作及自動(dòng)程序編寫

3.2.3.1 C形鉤檢測裝置的制作

在需要辨識(shí)C形鉤路徑的打包道岔和1號(hào)卸卷道岔前方的停止器處（詳見圖1），制作安裝一個(gè)檢測C形鉤標(biāo)記狀態(tài)的檢測裝置，實(shí)現(xiàn)對C形鉤路徑的檢測。

3.2.3.2 自動(dòng)化程序編寫

以打包道岔為例，正常情況下規(guī)定A線的產(chǎn)品進(jìn)入A線打包稱重站，B線的產(chǎn)品進(jìn)入B線打包稱重站；在特殊情況下，要求能夠互相轉(zhuǎn)換（詳見上頁圖1）。

第一步：正常工作情況下，當(dāng)PLC檢測到打包道岔前方的停止器處有A線的C形鉤并且后方允許放鉤時(shí)，執(zhí)行道岔彎通動(dòng)作命令，將C形鉤放到A線打包稱重處；同理，當(dāng)PLC檢測到打包道岔前方的停止器處有B線的C形鉤并且允許放鉤時(shí)，執(zhí)行道岔直通動(dòng)作命令，將C形鉤放到B線打包稱重處。

第二步：在一臺(tái)打包機(jī)故障或檢修時(shí)，為了不影響生產(chǎn)節(jié)奏，經(jīng)常需要將C形鉤放入另外一臺(tái)打包機(jī)處進(jìn)行打包，因此需要在現(xiàn)場增加一個(gè)手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)來實(shí)現(xiàn)該功能。在程序中設(shè)置兩個(gè)控制程序，即控制一命令和控制二命令，正常控制程序?yàn)榭刂埔幻?，特殊控制程序?yàn)榭刂贫?。在通常情況下，現(xiàn)場手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)處在斷開狀態(tài)，將閉點(diǎn)加入控制一程序段，開點(diǎn)加入控制二程序段，這樣就可以切換打包機(jī)的打包功能了。

4 實(shí)施效果與優(yōu)化

4.1 實(shí)施效果

改造投入實(shí)施后，基本實(shí)現(xiàn)了最初的設(shè)想，不再需要人工進(jìn)行分鉤工作了，不僅省去了三名人力，還減少了人工錯(cuò)誤率的發(fā)生，提高了工作效率，因此改造基本成功。

4.2 設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化

在使用中稱重處的員工反映，當(dāng)切換打包后的產(chǎn)品過來時(shí)，很難進(jìn)行人工分辨，因此又按照員工反映的情況在兩個(gè)稱重處各增加了一套C形鉤標(biāo)記檢測裝置，并在稱重室內(nèi)安裝了報(bào)警器，當(dāng)切換打包后的產(chǎn)品進(jìn)入稱重工位后會(huì)發(fā)出報(bào)警。該優(yōu)化實(shí)施后再未發(fā)生錯(cuò)誤現(xiàn)象，不僅降低了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，還提高了業(yè)務(wù)的準(zhǔn)確度，改造非常成功。

5 結(jié)語

通過此次改造，不但實(shí)現(xiàn)了雙高線PF鏈的自動(dòng)分鉤功能，避免了操作失誤率，還減輕了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，為企業(yè)減少了人力成本。相信只要不斷地努力探索，PF鏈還會(huì)有更大的改造空間，直至實(shí)現(xiàn)PF鏈的全智能控制系統(tǒng)。

（編輯：胡玉香）

Design and Application of Double Line PF Chain Intelligent Hook System

SU Hongjun,MA Wei,HE Changyong,ZHANG Xicheng
（Rolling Mill of Shanxi Jianbang Group Co.,Ltd.,Quwo Shanxi 043409）

This paper introduces the difficult hook problem in hook,packaging,weighing measurement and unloading process with same PF chain in double line production site,and introduces the implementation process of feasible automatic hook system according to the actual situation.After a year of practice it proves that the design of the automatic hook system is very successful,which reduces three people in each shift through the application of the technology,not only reducing the labor costs of enterprises,but also avoiding the errors caused by human factors,and improving accuracy of measurement and discharge volume.

PF chain,combined shunt switch,C type hook,control,automatic shunt,intelligent identification

TP273

A

1672-1152（2016）06-0098-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.06.35

2016-11-11

蘇紅軍（1979—），男，工程師，從事軋鋼電氣自動(dòng)化設(shè)備的管理和維護(hù)工作。