淺談PLC系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)線自動(dòng)控制中的體現(xiàn)

【摘要】在鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)中，自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)開(kāi)啟了我國(guó)現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的進(jìn)程，尤其是PLC系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)線自動(dòng)控制中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，無(wú)論是整卷鋼板的開(kāi)卷過(guò)程，還是鋼板的裁剪作業(yè)、再卷操作，整個(gè)鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)流水線，在工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中難免會(huì)對(duì)流水線上的技術(shù)操作人員造成很大的傷害，一方面嚴(yán)重影響了我國(guó)鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，另一方面對(duì)鋼鐵工業(yè)流水線人員構(gòu)成了很大的安全威脅。

【關(guān)鍵詞】PLC系統(tǒng)；軋鋼生產(chǎn)線；自動(dòng)控制；應(yīng)用

從工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況分析，可靠性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性對(duì)于每一臺(tái)冶金工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備而言，都是三大重要的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。在軋鋼生產(chǎn)車(chē)間，通過(guò)PLC[1]自動(dòng)化電氣控制設(shè)備可以對(duì)每一個(gè)出鋼機(jī)的大小車(chē)液壓升降機(jī)垂直運(yùn)動(dòng)以及水平運(yùn)動(dòng)展開(kāi)自動(dòng)化控制；在此過(guò)程中，采用交流變頻傳動(dòng)裝置對(duì)出鋼機(jī)的水平運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制，而液壓缸通過(guò)驅(qū)動(dòng)L形鉤對(duì)液壓提升機(jī)的垂直運(yùn)動(dòng)進(jìn)行自動(dòng)化控制。盡管在軋鋼生產(chǎn)工業(yè)流水線上，出鋼機(jī)系統(tǒng)只是一個(gè)輔助性工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備，但是對(duì)于整個(gè)軋鋼生產(chǎn)流水線的影響作用卻不能忽視。如果出鋼機(jī)在生產(chǎn)中一旦出現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)行故障，將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)軋鋼工業(yè)生產(chǎn)流水線無(wú)法正常運(yùn)行。因此，需要保證軋鋼生產(chǎn)出鋼機(jī)能夠通過(guò)工業(yè)自動(dòng)化控制PLC系統(tǒng)滿足工業(yè)生產(chǎn)中科學(xué)啟動(dòng)、穩(wěn)定運(yùn)行以及正確定位的要求。

一.PLC系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)線自動(dòng)控制中的應(yīng)用流程

首先，在我國(guó)的軋鋼生產(chǎn)車(chē)間，工業(yè)生產(chǎn)的主要原料——熱軋帶鋼要進(jìn)入酸洗流水生產(chǎn)線中，在一般的生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)有一層厚厚的氧化鐵皮附著在熱軋帶鋼表面，這層氧化鐵皮是熱軋帶鋼在車(chē)間扎制和冷卻中產(chǎn)生的；因此，為了避免這種情況出現(xiàn)，可以在熱軋帶鋼進(jìn)行冷軋前采用酸洗的方式有效祛除氧化鐵膜，從而將干凈新鮮的熱軋帶鋼基體金屬表層外漏。經(jīng)過(guò)酸洗后的熱軋帶鋼會(huì)經(jīng)過(guò)車(chē)間冷軋工業(yè)設(shè)備進(jìn)一步加工，以此滿足客戶的鋼鐵厚度要求。隨之，可以進(jìn)入下一道退火生產(chǎn)流程，這一工序的主要目的在于讓軋帶鋼的內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行重組，大大提升軋鋼的剛度和韌度。最后一道流水工序是對(duì)生產(chǎn)車(chē)間的所有流水線展開(kāi)平整處理，以此減少軋帶鋼上表層的不平整現(xiàn)象發(fā)生，獲取工業(yè)生產(chǎn)的成品。

其次，從整個(gè)軋鋼的生產(chǎn)流水過(guò)程可以看出，冷軋流水線的生產(chǎn)安全性和生產(chǎn)技術(shù)工藝要求要比其它的工藝更高。除了上述煅制工藝之外，在整個(gè)軋鋼生產(chǎn)車(chē)間，技術(shù)操作人員需要經(jīng)過(guò)系統(tǒng)檢測(cè)、參數(shù)預(yù)設(shè)、設(shè)備調(diào)試、工業(yè)設(shè)備潤(rùn)滑、設(shè)備清洗、設(shè)備手動(dòng)裝載以及設(shè)備系統(tǒng)故障的排除等一系列復(fù)雜的工藝流程，才能有效保證所有的軋鋼生產(chǎn)安全、可靠進(jìn)行。特別是在軋鋼生產(chǎn)流水線中，還會(huì)經(jīng)過(guò)帶剛開(kāi)卷、帶剛再卷以及噴射乳酸液、換輥、移動(dòng)鋼卷大小車(chē)、鋼鐵軋制以及采用X光射線對(duì)鋼鐵的厚度進(jìn)行檢測(cè)等很多的操作流程，所以工作人員在對(duì)這些軋鋼步驟進(jìn)行操作時(shí)，經(jīng)常會(huì)受到光線輻射、機(jī)器碾壓、灼傷以及切割、拖拽、碰撞、纏繞、沖擊等工業(yè)生產(chǎn)傷害。對(duì)此，通過(guò)PLC自動(dòng)化控制設(shè)備系統(tǒng)，不但可以進(jìn)一步提升我國(guó)鋼鐵工業(yè)軋鋼生產(chǎn)的技術(shù)水平，而且經(jīng)過(guò)安全保護(hù)設(shè)備的防護(hù)，大大降低了工業(yè)生產(chǎn)中的設(shè)備損耗率，使技術(shù)操作人員的安全性得到有效的保障。

此外，在一般的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)條件之下，一塊板坯經(jīng)過(guò)粗軋機(jī)進(jìn)行軋制的有效時(shí)間為30-60s，因此，必須保證出鋼機(jī)的工業(yè)生產(chǎn)效率與粗軋機(jī)的制坯效率相協(xié)調(diào)；經(jīng)過(guò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的使用，進(jìn)一步提升了我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的效率和可靠性，釋放了傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)中勞動(dòng)人員的勞動(dòng)壓力，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。由于在軋鋼生產(chǎn)流水線上，當(dāng)出鋼機(jī)的位置與大車(chē)的位置有效對(duì)接時(shí)，升降機(jī)執(zhí)行的功能與小車(chē)的功能是一致的，所以，在這一階段利用PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)就會(huì)減少人工操作，提高工作的效率。與此同時(shí)，為了有效提高升降機(jī)與小車(chē)的操作效率，也需要進(jìn)行PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)來(lái)完成整個(gè)操作流程。由此可見(jiàn)，在軋鋼生產(chǎn)流水線上，有PLC自動(dòng)化控制操作和人工手動(dòng)操作兩種不同的作業(yè)方式。

二.PLC系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)線自動(dòng)控制中的具體應(yīng)用分析

在工業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)電氣設(shè)備的控制和監(jiān)測(cè)主要包括如下的技術(shù)操作流程，例如旋轉(zhuǎn)大包回轉(zhuǎn)臺(tái)、升降包臂、開(kāi)閉大包水口、運(yùn)行中間包車(chē)、升降對(duì)中以及震動(dòng)結(jié)晶器、調(diào)節(jié)震頻、傳動(dòng)拉矯機(jī)、壓下拉矯輥、上行引腚杠、跟蹤回收、脫坯操作、存放作業(yè)、鑄坯定尺切割操作技術(shù)等多種復(fù)雜的工藝流程，除此之外，對(duì)鑄坯進(jìn)行定尺切割之后，還要注意對(duì)切割前后的輥道輸送以及輥道控制、鑄坯分離機(jī)、翻鋼機(jī)、步進(jìn)冷床進(jìn)行操作技術(shù)管控；與此同時(shí)，PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)還負(fù)責(zé)整個(gè)流水線中的干油潤(rùn)滑系統(tǒng)檢測(cè)、液壓系統(tǒng)管理、油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制。

在這套流水線生產(chǎn)工業(yè)設(shè)備中，通過(guò)應(yīng)用自動(dòng)變頻控制驅(qū)動(dòng)裝置，在所有的自動(dòng)變頻設(shè)備中都設(shè)置了通信網(wǎng)絡(luò)接口，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)配器的連接，與多個(gè)不同模塊的RemoteI/O[2]網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接，由此構(gòu)建了一種基于RemoteI/O模塊的信息數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)。在掃描裝置的掃描下，RemoteI/O網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)處于一種正常運(yùn)行的狀態(tài)，同時(shí)與遠(yuǎn)程設(shè)備FlexI/O網(wǎng)絡(luò)設(shè)配器進(jìn)行有效串連，PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)才能經(jīng)過(guò)二者的通信鏈接作用，展開(kāi)自動(dòng)控制。

另外，為了使該系統(tǒng)構(gòu)建成為一個(gè)功能強(qiáng)大的自動(dòng)化結(jié)構(gòu)，發(fā)揮更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)通信傳輸功能，該系統(tǒng)對(duì)相關(guān)硬件設(shè)備進(jìn)行了重新構(gòu)建，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用了西門(mén)子S7-400PLC設(shè)備，通過(guò)Profibus-DP網(wǎng)與12臺(tái)西門(mén)子全數(shù)字6RA70直流調(diào)速裝置和2臺(tái)西門(mén)子遠(yuǎn)程ET200M 操作站連接在一起，為每一個(gè)系統(tǒng)從站設(shè)定一個(gè)兼容的地址模式，通過(guò)數(shù)據(jù)通信波特的比率以及其它系統(tǒng)設(shè)備的自動(dòng)屬性對(duì)從屬系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)定，系統(tǒng)的主站設(shè)定為西門(mén)子S7-412-2DP結(jié)構(gòu)，并與12臺(tái)6RA70直流調(diào)速通信設(shè)備進(jìn)行連接通信；由于該系統(tǒng)的主站與從站之間的驅(qū)動(dòng)裝置在一個(gè)整體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，所以通過(guò)SFC15設(shè)備與SFC14設(shè)備這兩大主要的功能模塊展開(kāi)對(duì)系統(tǒng)程序的調(diào)用與讀寫(xiě)，從而有利于自動(dòng)化系統(tǒng)中的傳輸數(shù)據(jù)，展開(kāi)全自動(dòng)化控制，2臺(tái)工控機(jī)通過(guò)MPI網(wǎng)與S7-400進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)了對(duì)所有的中小棒材中精軋連軋生產(chǎn)線的參數(shù)設(shè)定與監(jiān)控功能。從該自動(dòng)化系統(tǒng)流水線投產(chǎn)以來(lái)，系統(tǒng)運(yùn)行性能優(yōu)越，滿足了實(shí)際的軋鋼生產(chǎn)技術(shù)工藝需要，各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)都達(dá)到了預(yù)設(shè)的數(shù)值，確保了軋鋼生產(chǎn)工藝的高效生產(chǎn)和安全運(yùn)行，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線生產(chǎn)技術(shù)，更好地實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代工業(yè)化時(shí)代的信息網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)。

三.PLC系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)線自動(dòng)控制中的應(yīng)用效果分析

從PLC系統(tǒng)工作的原理分析，主要是經(jīng)過(guò)發(fā)揮PLC自動(dòng)變頻設(shè)備的數(shù)字通信鏈路作用，然后所有系統(tǒng)通過(guò)組態(tài)PLC的I/O協(xié)議，采用這一通信鏈路，進(jìn)行自動(dòng)化控制數(shù)據(jù)的傳輸和接收。因此，在整個(gè)應(yīng)用過(guò)程中，PLC的自動(dòng)變頻系統(tǒng)只是被作為一個(gè)裝有I/O數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議的框架模塊，工業(yè)生產(chǎn)的系統(tǒng)只需要通過(guò)應(yīng)用這個(gè)數(shù)據(jù)通信模塊框架，就可以進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的控制與管理。按照程序數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)、分析、重組、輸出等程序命令，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)相關(guān)設(shè)備展開(kāi)運(yùn)行監(jiān)測(cè)，而且通過(guò)后臺(tái)自動(dòng)化操控，所有軋鋼生產(chǎn)流水線中的運(yùn)行情況都可以清晰地展示在系統(tǒng)顯示器中，為在線監(jiān)聽(tīng)人員提供實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、全方位的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。如果系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，一旦出現(xiàn)突發(fā)的運(yùn)行故障，PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出相應(yīng)的預(yù)警指令，及時(shí)將故障信息發(fā)送至信息中心數(shù)據(jù)端口，技術(shù)操作人員就可以采用遠(yuǎn)程傳輸協(xié)議展開(kāi)應(yīng)急方案的制定和實(shí)施.

所以，從生產(chǎn)過(guò)程到整個(gè)故障的監(jiān)聽(tīng)、處理，完全實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)一體化控制，經(jīng)過(guò)一條通信數(shù)據(jù)電纜就可以取代傳統(tǒng)軋鋼生產(chǎn)工藝中的大量硬件生產(chǎn)設(shè)備，無(wú)論是從系統(tǒng)生產(chǎn)的控制水平還是從數(shù)據(jù)的模量來(lái)分析，PLC系統(tǒng)的性能都得到了有效的提高， 保證了軋鋼生產(chǎn)線自動(dòng)化控制的安全實(shí)施，使系統(tǒng)運(yùn)行更加科學(xué)、安全、高效，而且整個(gè)生產(chǎn)流水線中的系統(tǒng)運(yùn)行故障處理也更加及時(shí)，大大減少了系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)成本。在該軋鋼生產(chǎn)線自動(dòng)化控制的應(yīng)用中，PLC系統(tǒng)通過(guò)操作信號(hào)對(duì)自動(dòng)變頻裝置進(jìn)行科學(xué)控制，按照系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行頻率對(duì)工業(yè)生產(chǎn)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和液壓提升機(jī)的液壓缸流量展開(kāi)控制調(diào)試，同時(shí)也對(duì)液壓提升的速率和大小車(chē)的行走速度科學(xué)管理。在此過(guò)程中，電機(jī)的運(yùn)行速率控制是通過(guò)PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的變頻調(diào)試器的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)的，不僅使大小車(chē)的運(yùn)行速率更加均勻，而且充分發(fā)揮了PLC自動(dòng)化閉環(huán)控制功能，有效確保了軋鋼生產(chǎn)中出鋼機(jī)L形鉤的一次性科學(xué)定位。所以，近年來(lái)我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化技術(shù)水平在不斷提升，PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)線中的應(yīng)用大大提升了生產(chǎn)的效率，工作人員的安全性也有效得到了保障。在此發(fā)展背景下，本文通過(guò)對(duì)我國(guó)PLC系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)線自動(dòng)控制中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的論述，以此不斷提高我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化水平。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，軋鋼生產(chǎn)工藝不僅是一項(xiàng)十分復(fù)雜的技術(shù)工種，而且在生產(chǎn)鋼鐵的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)受到諸如鋼鐵澆筑條件、澆筑過(guò)程等不良因素的影響和制約，所以導(dǎo)致鑄坯的質(zhì)量難以得到有效的保障；此外部分鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)車(chē)間缺乏專業(yè)性的技術(shù)操作人員，再加上工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備相對(duì)落后，所以長(zhǎng)此以往，就會(huì)嚴(yán)重阻礙我國(guó)軋鋼生產(chǎn)工業(yè)的快速發(fā)展。隨著信息化技術(shù)的不斷推進(jìn)，越來(lái)越多的工業(yè)生產(chǎn)商引入了PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)，由此開(kāi)啟了我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)控制的發(fā)展之路，整個(gè)軋鋼生產(chǎn)流程，實(shí)現(xiàn)了PLC一體化控制，不僅節(jié)省了大量的人工操作成本，而且使軋鋼生產(chǎn)的效率大幅提升，避免了傳統(tǒng)軋鋼生產(chǎn)流水線中常見(jiàn)的故障出現(xiàn)，確保了軋鋼流水線生產(chǎn)的有序化進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

曾虎軍，（1974.2-），男，漢族，江蘇江陰人，大學(xué)本科學(xué)歷，高級(jí)技師、工程師，研究方向：冶金電氣設(shè)備安裝設(shè)計(jì)維護(hù)，探傷設(shè)備安裝維護(hù)，現(xiàn)在江陰市興澄特種鋼鐵有限公司從事電氣設(shè)備管理工作。