冷軋鍍鋅線鋼卷運輸系統(tǒng)的升級改造

劉 旭

（河鋼集團邯鋼邯寶冷軋廠，河北 邯鄲 056003）

引言

邯鋼邯寶冷軋廠鍍鋅機組為兩條國際先進(jìn)的熱鍍鋅全自動化生產(chǎn)線，年設(shè)計產(chǎn)能100 萬t。該機組總體規(guī)劃設(shè)計由CMI 公司完成，控制系統(tǒng)由德國SIMENS 公司設(shè)計完成。鍍鋅機組產(chǎn)品以鋼卷形狀下線，下線之后經(jīng)由鋼卷小車和步進(jìn)梁等物流設(shè)備運抵廠區(qū)4 號庫區(qū)存儲鞍座區(qū)域，再由庫區(qū)天車作業(yè)吊卷至2 號包裝機組入口區(qū)域進(jìn)行后續(xù)包裝工序。針對生產(chǎn)期間出現(xiàn)的物流設(shè)備常見故障，天車吊卷造成鋼卷損傷問題及增加節(jié)能降耗措施的新物流設(shè)備等制定可行性方案和進(jìn)行了合理的改進(jìn)。

1 存在的問題

1）運輸鋼卷至4 號庫的鍍鋅2 號梭車由于采用滑輪掛纜設(shè)計，在線工作滑輪單線數(shù)目多達(dá)60 組，維護(hù)工作量巨大故障點較多，故障發(fā)生時動力電纜和通訊線極易損壞，導(dǎo)致小車癱瘓，成品卷無法正常運至4 號庫進(jìn)行包裝，嚴(yán)重影響了鍍鋅產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)奏。

2）鍍鋅線原設(shè)計出口下線的成品鋼卷在運抵廠區(qū)4 號庫區(qū)鞍座后，需要天車作業(yè)將鋼卷吊至2#包裝機組進(jìn)行后續(xù)打包工作。鋼卷在天車夾鉗作業(yè)時容易造成側(cè)面碰傷、外圈卷邊、落卷壓印、內(nèi)圈松弛等產(chǎn)品質(zhì)量缺陷，嚴(yán)重影響鋼卷品質(zhì)導(dǎo)致客戶質(zhì)量異議頻繁發(fā)生。產(chǎn)品卷必需經(jīng)天車調(diào)動不僅消耗了大量人力電力能源，而且在天車出故障時鋼卷容易掉落砸壞設(shè)備造成重大損失。

3）二號包裝機組1 號小車采取拖鏈電纜方式供電和傳輸信號，拖鏈在使用過程中經(jīng)常損壞造成電纜及信號線纜故障，恢復(fù)起來耗時費力，直接影響鍍鋅線的生產(chǎn)節(jié)奏，同時消耗了大量拖鏈和電纜備件。

2 改進(jìn)措施

為了有效解決上訴缺陷故障帶來的問題，對鍍鋅至2 號包裝機組鋼卷運輸系統(tǒng)進(jìn)行了以下方面的改造：

1）改造鍍鋅兩條線的出口2 號梭車，掛纜去除滑輪裝置改用滑線供電，信號采用無線方式傳輸。

一是拆除滑輪及掛纜如圖1，將原車使用的激光編碼器移動至地坑西側(cè)，并更改DP 通訊路徑和硬件配置。

圖1 梭車原設(shè)采用的滑輪及掛纜

二是小車攝取主電源采用集線器與滑線配套設(shè)備供電如圖2 所示。車載通訊模塊由DP 接口的IM153-1 更換為網(wǎng)線接口的IM153-4，同時增加一組帶天線的無線接收模塊用于連接主網(wǎng)無線信號。

圖2 改造后采取集線器和滑線供電

三是小車原主線PLC 控制邏輯保持不變，通過DP-DP-coupler 與新增直連車操作臺主PLC 進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，新增操作臺主PLC 再通過無線網(wǎng)與車載無線連接并對小車的液壓站系統(tǒng)和行走提升動作進(jìn)行控制。新建西門子PLC 硬件組態(tài)如圖3。

圖3 PLC 硬件組態(tài)

2）新增物流1 號2 號車和高速小車，用于解決天車吊卷問題，鋼卷通過新增物流小車直抵包裝機組。

一是增加包裝物流1 號車用于運輸鍍鋅2 號線下線鋼卷至高速車1 號十字鞍座，增加包裝物流2號車用于運輸鍍鋅1 號線下線鋼卷至高速車2 號十字鞍座，增加高速小車用于將鍍鋅1 號和2 號線下線鋼卷運輸至包裝1 號車與高速車十字鞍座。為了便于遠(yuǎn)程操控，基于wincc 平臺開發(fā)了物流車HMI如圖4。

圖4 新增物流車狀態(tài)顯示及控制畫面

二是新增的三臺鋼卷運輸車，供電均采用滑線集線器配套系統(tǒng)，控制信號采用無線模塊通訊，每臺小車均獨立配置一臺S7-300CPU 以及相應(yīng)的I/O 模塊，車載液壓系統(tǒng)由自帶CPU 完成監(jiān)測和控制，CPU只與外界交換安全聯(lián)鎖信號和命令。提升采取液壓驅(qū)動，行走動作由變頻器驅(qū)動電機完成，位置則由光柵和激光編碼器進(jìn)行定位。

3）改造包裝機組1 號小車，拖鏈電纜供電方式改用滑線供電，信號由網(wǎng)線傳輸改用無線方式傳輸。

一是拆除滑輪及掛纜，將原車使用的旋轉(zhuǎn)型編碼器改造為激光編碼器，并更改DP 通訊路徑和硬件配置。

二是安裝滑線，小車主電源采用集線器與滑線配套設(shè)備供電。車載通訊模塊由DP 接口的IM153-1更換為網(wǎng)線接口的IM153-4，同時增加一組帶天線的無線接收模塊用于連接主網(wǎng)無線信號。新增無線模塊如下圖5 所示。

圖5 車載無線模塊端子箱及天線

三是小車原主線PLC 控制邏輯保持不變，通過無線發(fā)射和接收模塊連接網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊從而控制小車的液壓站系統(tǒng)和行走提升動作。小車地面操作臺內(nèi)變頻器拆除不再使用，而是采用車載電氣柜內(nèi)變頻器對行走電機進(jìn)行驅(qū)動。

四是包裝1 號小車與高速車之間聯(lián)鎖邏輯通過包裝機組主PLC 與高速車車載PLC 直接進(jìn)行交換。

3 效果及效益

3.1 效果

鍍鋅包裝直連小車在完成改造后，4 號庫天車不用再頻繁吊運鍍鋅下線鋼卷，杜絕了鋼卷在吊運時產(chǎn)生的隔傷質(zhì)量問題，減少了客戶質(zhì)量異議給邯鋼帶來的經(jīng)濟損失。鋼卷運輸不再有上升下降的動能損耗，只需經(jīng)過小車在水平位置運輸，大大減少電力消耗，更加綠色環(huán)保。鍍鋅2 臺梭車和包裝機組1號小車的舊車改造，使用了更加先進(jìn)的無線控制技術(shù)，同時摒棄了故障率高維護(hù)量大的滑輪掛纜結(jié)構(gòu)，采用了結(jié)構(gòu)簡單成本低易維護(hù)的滑線集線器進(jìn)行供電，很大程度上降低了維護(hù)成本和備件成本。包裝直連小車系統(tǒng)的投用，在很大程度上提高了鍍鋅成品卷的運輸效率，而且更加綠色環(huán)保，同時也成為邯鋼又一無線技術(shù)領(lǐng)域成功應(yīng)用范例。

3.2 效益

1）改造前因吊運造成鋼卷隔傷質(zhì)量異議4 次/周，改造后因隔傷造成的質(zhì)量異議未發(fā)生過。質(zhì)量異議每次按照損失1 萬元計算，一年減少損失：

2）改造后電量費用平均減少2 000 元/d。一年可以減少電費2 000 元/d×360 d/年=720 000 元/年=72 萬元/年。

3）改造前滑輪每年消耗量為200 個電纜更換4根。改造后滑輪和電纜消耗為0?；喴唤M200 元，電纜1 根5 萬元，則每年減少備件費用200×0.02萬元+4×5 萬元=24 萬元。

綜上，年經(jīng)濟效益合計216+72+24=312 萬元。

4 結(jié)語

通過對鍍鋅鋼卷運輸系統(tǒng)進(jìn)行改造，切實提高了鋼卷運輸效率，減少了質(zhì)量缺陷異議，降低了維護(hù)勞動強度同時降低了備件消耗，更加的綠色環(huán)保節(jié)能，無線技術(shù)在物流車上的應(yīng)用為行業(yè)領(lǐng)先水平。