型材線電氣系統(tǒng)設(shè)備優(yōu)化與創(chuàng)新

邢旭輝

摘 要：河鋼集團(tuán)宣鋼公司型材車間冷鋸區(qū)域電氣設(shè)備在經(jīng)過7年使用后，部分電氣故障率高，重復(fù)性故障發(fā)生頻繁，影響正常生產(chǎn)順利進(jìn)行。經(jīng)測試分析，發(fā)現(xiàn)型材生產(chǎn)線電氣系統(tǒng)存在大量設(shè)備隱患，主要問題是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、傳動(dòng)裝置、PLC系統(tǒng)及接地系統(tǒng)等重點(diǎn)設(shè)備，通過對整個(gè)DP網(wǎng)絡(luò)線路重新敷設(shè)對加屏蔽防護(hù)，隔離PLC各模板24 V供電，將加熱爐重點(diǎn)設(shè)備安裝應(yīng)急啟動(dòng)等技改后，使型材電氣設(shè)備故障率大幅降低，保證了設(shè)備的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：PROFIBUS-DP 傳動(dòng)裝置 PLC

中圖分類號：TU855 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1674-098X（2017）06（c）-0001-02

宣鋼型材生產(chǎn)線工程是全連軋，建設(shè)規(guī)模為年產(chǎn)70萬噸合格角槽鋼礦用U型鋼及大規(guī)格圓鋼。型材生產(chǎn)線從2007年投產(chǎn)以來，型材生產(chǎn)線在生產(chǎn)運(yùn)行過程中電氣故障率高，重復(fù)性故障發(fā)生頻繁，影響正常生產(chǎn)順利進(jìn)行。經(jīng)測試分析，發(fā)現(xiàn)型材生產(chǎn)線電氣系統(tǒng)存在大量設(shè)備隱患，之前的一些工作主要對一些具體故障局部進(jìn)行了整治，但效果甚微。該次我們針對型材電氣系統(tǒng)整體，抓住網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、傳動(dòng)裝置、PLC系統(tǒng)及接地系統(tǒng)等重點(diǎn)設(shè)備及重點(diǎn)項(xiàng)目總體進(jìn)行根治，從而以減少型材電氣設(shè)備故障率。

1 故障現(xiàn)象

型材線在生產(chǎn)過程中，由于設(shè)計(jì)、環(huán)境等諸多因素的影響，并隨著電氣設(shè)備的老化電氣事故不斷增多。主要問題DP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不穩(wěn)定，軋機(jī)傳動(dòng)裝置發(fā)生報(bào)故障，PLC系統(tǒng)存在隱患，這些問題直接導(dǎo)致設(shè)備故障率居高不下，極大地制約了產(chǎn)能的實(shí)現(xiàn)。

2 故障分析

根據(jù)故障現(xiàn)象分析原因如下。

（1）前期設(shè)計(jì)和施工不完善，軋機(jī)裝置的總線電纜受到動(dòng)力纜的干擾；CBP通訊板有問題，如果CBP通訊板出現(xiàn)問題，也能造成通訊丟失數(shù)據(jù)；總線電纜連接頭連接不好；由于前期施工時(shí)沒有使用DP線剝線的專用工具，而使用電工刀和鉗子等工具，可能在剝DP線時(shí)對銅芯造成傷害?？偩€電纜信號衰減，前期DP網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)問題，由一塊通訊CP 433-1模板帶動(dòng)兩段DP網(wǎng)絡(luò)，致使DP電纜信號衰減，甚至引起DP網(wǎng)絡(luò)通訊中斷。

（2）針對傳動(dòng)裝置發(fā)生的故障，電氣人員邊摸索邊分析問題，分析傳動(dòng)故障導(dǎo)致長時(shí)間停機(jī)的原因如下：配電室密封不嚴(yán)問題。配電室門窗及傳動(dòng)柜柜體密封不嚴(yán)，裝置容易進(jìn)入金屬粉塵顆粒；配電室內(nèi)冷卻裝置能力不足；裝置內(nèi)部金屬粉塵問題。裝置內(nèi)部存在大量灰塵，雖然之前電氣人員定期對裝置清掃，但只是將裝置外部進(jìn)行了清理，裝置內(nèi)部仍吸附有大量金屬粉塵顆粒，極易引起裝置絕緣降低造成短路故障；控制反饋環(huán)節(jié)出現(xiàn)電力電磁干擾；檢測方法有限，檢測手段原始效率低下；裝置內(nèi)元器件點(diǎn)檢方法不正確。

（3）全線各PLC中模塊由同一24 V電源模塊供電；加熱爐各重要設(shè)備無應(yīng)急啟動(dòng)。

3 故障解決辦法

根據(jù)以上故障原因分析結(jié)果，特提出以下解決辦法。

（1）將軋機(jī)和輥道的DP總線電纜有問題的地方重新敷設(shè)并加屏蔽防護(hù)，同時(shí)，按照施工規(guī)范，重新布置DP總線電纜與動(dòng)力電纜，大大降低動(dòng)力纜對DP網(wǎng)絡(luò)的干擾；將出現(xiàn)過通訊故障的軋機(jī)裝置的CBP通訊板全部更換新板；將PROFIBUS-DP連接頭改為光電隔離連接，進(jìn)一步將電磁干擾對DP網(wǎng)絡(luò)的影響降低；使用了FastConnect（DP網(wǎng)頭專用工具）并在做好的DP頭上加錫，消除網(wǎng)絡(luò)接頭處接觸不良引起的信號問題；改造前的DP網(wǎng)絡(luò)是從PLC通訊板到末架裝置，分為2路：第一路從9架軋機(jī)→8架軋機(jī)→5架軋機(jī)→4架軋機(jī)→1架軋機(jī)→2架軋機(jī)→3架軋機(jī)→6架軋機(jī)→7架軋機(jī)；第二路從13架軋機(jī)→12架軋機(jī)→10架軋機(jī)→11架軋機(jī)→出爐輥道1段→出爐輥道2→軋機(jī)中間輥道→1架軋機(jī)替補(bǔ)輥道→3軋機(jī)替補(bǔ)輥道→11、13架軋機(jī)替補(bǔ)輥道，所有的軋機(jī)裝置都是和PLC的一個(gè)通訊模塊連接；為防止總線電纜信號衰減，采取了以下措施：①將2路線并為1路，即PLC通訊板CP→9架軋機(jī)→8架軋機(jī)→5架軋機(jī)→4架軋機(jī)→1架軋機(jī)→2架軋機(jī)→3架軋機(jī)→6架軋機(jī)→7架軋機(jī)→13架軋機(jī)→12架軋機(jī)→10架軋機(jī)→11架軋機(jī)→出爐輥道1段→出爐輥道2→軋機(jī)中間輥道→1架軋機(jī)替補(bǔ)輥道→3軋機(jī)替補(bǔ)輥道→11、13架軋機(jī)替補(bǔ)輥道。②分別在4架軋機(jī)和1架軋機(jī)、11架軋機(jī)和出爐輥道1段之間的DP總線上加裝中繼器，使其起到放大信號的作用。③在每兩臺(tái)變頻器之間的DP總線電纜屏蔽層上使用屏蔽夾與保護(hù)地相連，并將DP總線的屏蔽層連接至CBP通訊板接地上，確保每段總線電纜的屏蔽充分與保護(hù)地相連接；在網(wǎng)絡(luò)路末端裝置上加裝端結(jié)PROFIBUS的電阻，即在11、13架軋機(jī)替補(bǔ)輥道上加裝，使其起到屏蔽干擾的作用。④降低原來的DP通訊速率，由原來的500KB/s降低為現(xiàn)在的187.5 kB/s，使其降低故障發(fā)生率。⑤延長網(wǎng)絡(luò)報(bào)文故障時(shí)間，由1 ms改為1 000 ms，降低逆變裝置網(wǎng)絡(luò)重故障。

（2）對配電室門窗進(jìn)行了封堵，防止風(fēng)沙吹入；對傳動(dòng)柜柜體下方使用防塵堵料和防火泥進(jìn)行封堵，防止軋鋼氧化粉塵進(jìn)入；在配電室內(nèi)增加冷卻空調(diào)數(shù)量，并且安裝軸流風(fēng)機(jī)在配電室內(nèi)形成對流，使裝置內(nèi)熱量迅速排出，降低了溫度過高引起的裝置故障；通過不斷摸索并向?qū)＜艺埥蹋姎馊藛T已基本掌握了專業(yè)化的拆裝清掃技術(shù)，利用檢修時(shí)間定期對裝置進(jìn)行拆裝清掃，降低了裝置內(nèi)部吸附金屬粉塵引起的裝置絕緣降低短路故障；將控制反饋環(huán)節(jié)的模板、線路、編碼器屏蔽層充分與保護(hù)地相連，并依照施工規(guī)范降低動(dòng)力電磁干擾的影響；利用先進(jìn)的檢測手段迅速排查故障點(diǎn)，減少排查處理故障時(shí)間；使用正確的點(diǎn)檢方法，對各裝置運(yùn)行溫度、各控制模板運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行跟蹤，對重點(diǎn)元器件模板CUVC板、DTI板、IVI板運(yùn)行狀況提前預(yù)知預(yù)判，在損壞前及時(shí)進(jìn)行更換，降低模板元器件故障。

（3）將PLC中CPU及通訊模板供電分開，將遠(yuǎn)程站通訊模板與I/O模板供電分開、高速計(jì)數(shù)模板供電加以隔離，降低了由于現(xiàn)場高電壓、高電流及電磁干擾對PLC的影響，降低了PLC故障率，并且出現(xiàn)故障時(shí)便于查找維修，節(jié)省處理故障時(shí)間；加熱爐關(guān)鍵區(qū)域由于網(wǎng)絡(luò)對關(guān)鍵設(shè)備的影響，采用應(yīng)急開關(guān)加裝了加熱爐1#、2#鼓風(fēng)機(jī)和空氣、煤氣引風(fēng)機(jī)以及柴油泵手動(dòng)應(yīng)急開關(guān)，一旦加熱爐出現(xiàn)故障時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)以及柴油泵可正常運(yùn)行；對出入爐懸臂輥增加工頻控制方式，PLC出現(xiàn)故障時(shí)可正常運(yùn)轉(zhuǎn)，確保加熱爐在PLC出現(xiàn)故障時(shí)可正常運(yùn)行。

4 故障分析總結(jié)

這里遇到故障都是由于設(shè)計(jì)、制造等方面存在不合理的地方和現(xiàn)場環(huán)境惡劣造成的，因此，要注意以下幾點(diǎn)：（1）當(dāng)DP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不穩(wěn)定時(shí)，可對整個(gè)DP網(wǎng)絡(luò)線路重新敷設(shè)對加屏蔽防護(hù)，更換光電隔離DP網(wǎng)頭，并對DP網(wǎng)頭、CBP板充分接地，降低電磁干擾影響。（2）掌握正確的點(diǎn)檢方法、先進(jìn)的檢測手段及，專業(yè)化的裝置拆裝清掃技術(shù)以降低傳動(dòng)裝置故障率。（3）隔離PLC各模板24V供電，降低PLC故障率并節(jié)省處理故障時(shí)間。（4）將加熱爐重點(diǎn)設(shè)備安裝應(yīng)急啟動(dòng)，確保加熱爐在PLC出現(xiàn)故障時(shí)可正常運(yùn)行。

5 結(jié)語

通過以上的措施，型材生產(chǎn)線電氣故障明顯降低，保證了生產(chǎn)和設(shè)備的正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳標(biāo)柱.S7-300PLC在長鋁棒熱剪改造中的應(yīng)用[J].電世界，2015（5）：8-10.

[2] 郭俊璞.淺析型鋼碼垛機(jī)自動(dòng)收集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].科技與企業(yè)，2014（18）：153-154.

[3] 湯漾平，張志強(qiáng).基于Profibus-DP上的型材切割生產(chǎn)線設(shè)計(jì)[J].工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2014（2）：93-95.endprint