棒材線成品收集區(qū)域打捆控制系統(tǒng)研發(fā)

陳向峰

（山鋼股份萊蕪分公司 自動化部，山東 萊蕪 271104）

0 引言

成品收集區(qū)域打捆控制系統(tǒng)是棒材線重要的一道工序，該系統(tǒng)能否正常運行直接影響到前面自動軋制的節(jié)奏，是關(guān)系到棒材產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。作為棒材線的最后一道工序，萊鋼棒材廠中小型軋線成品收集區(qū)自投產(chǎn)以來一直采用ABB MP90控制系統(tǒng)來完成棒材線成品收集區(qū)域打捆控制功能，然而該控制系統(tǒng)設備嚴重落后，備件已無處采購，目前處于無備件運行狀態(tài)。為確保中小型軋線穩(wěn)定高效運行，經(jīng)過研究，決定對成品收集區(qū)域打捆自動化控制系統(tǒng)重新進行設計和研發(fā)，并使用西門子S7-400加遠程I／O作為新系統(tǒng)架構(gòu)。

1 打捆自動化控制系統(tǒng)配置

1.1 系統(tǒng)硬件配置

萊鋼棒材廠中小型軋線成品收集區(qū)原先采用3套ABB MP90控制系統(tǒng)來完成成品收集區(qū)域打捆控制功能，通過 MasterFieldbus總線與該ABB MP200控制系統(tǒng)通訊，現(xiàn)場檢測元件采用編碼器和接近開關(guān)配合使用。

對中小型收集區(qū)域打捆控制工藝、設備整合后，使用西門子S7-400加遠程I／O的系統(tǒng)架構(gòu)來完成成品收集區(qū)域打捆控制功能，并新加一操作站，操作人員通過操作站來完成相應的打捆設定等操作。整合后的控制系統(tǒng)硬件配置如圖1所示。

圖1 控制系統(tǒng)硬件配置

1.2 系統(tǒng)軟件配置

棒材線成品收集區(qū)域原打捆控制系統(tǒng)采用ABB AMPL語言。AMPL語言是DOC系統(tǒng)下的一種編程語言，對程序的編輯、修改和查看都需要輸入相應的命令，不支持鼠標操作，特別是操作工用于操作的MV320系列終端界面為全英文，且無法漢化，對操作人員知識水平有一定的要求，增加了操作人員的操作難度。

整合后的成品收集區(qū)域打捆控制系統(tǒng)使用WINCC6.0和西門子STEP 7軟件進行畫面編輯和程序的編寫，操作畫面數(shù)據(jù)采集準確，程序結(jié)構(gòu)清晰有序，支持中文，為操作人員和維護人員提供了方便。

2 打捆控制設備及動作過程

成品收集區(qū)原先共有3臺活動打捆機，每臺活動打捆機上主要包括小車、打捆頭、線復原系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)，獨立采用一套ABB MP90系統(tǒng)進行控制。ABB MP90系統(tǒng)與成品收集區(qū)的ABB MP200系統(tǒng)之間控制連鎖非常嚴密，對動作的連貫性和準確性要求非常高，而現(xiàn)場不確定因素又多，再加上設備運行多年，動作精度下降，當進行高強度作業(yè)時，很難達到控制系統(tǒng)的要求，降低了軋線軋制效率，且在日常維護和操作上，耗費了大量的人力、物力，3臺活動打捆機所用ABB MP90控制系統(tǒng)和設備嚴重落后，備件已無處采購，目前處于無備件運行狀態(tài)。

為確保中小型軋線穩(wěn)定高效運行，整合后的成品收集區(qū)新增4臺固定打捆機，其中3臺固定打捆機（1?！?＃）替代原活動打捆機（兩用一備），進行成材頭部打捆。在原來3臺固定打捆機D1～D3的基礎上新增一臺固定打捆機D4，共同完成成品收集區(qū)域打捆控制功能。打捆控制動作過程如下：碼垛B區(qū)和A區(qū)成組的成材輸送至輥道G1、G2，由1?！?＃固定打捆機在每捆成材頭部打捆，頭部打捆完成后經(jīng)由輸出輥道G3輸送至輸出輥道G4，打捆擋板B1上升到位，捆材撞到打捆擋板B1后停止，成型機C1～C4關(guān)閉，固定打捆機D1～D4進行打捆，打捆擋板B1下降，成型機C1～C4打開，捆材輸送至成品輸出輥道G5、G6，回撞擋板H1、H2上升，輸出輥道G5、G6反轉(zhuǎn)，捆材撞到回撞擋板H1、H2后停止，回撞擋板H1、H2下降，成品收集鏈L1、L2將捆材輸送到成品存儲區(qū)域。整合后的設備布置如圖2所示。

圖2 整合后設備布置圖

3 打捆控制系統(tǒng)算法

結(jié)合成品收集區(qū)域的特點，為成品收集區(qū)域重新開發(fā)了一套打捆控制系統(tǒng)算法，即成材全道次打捆控制系統(tǒng)算法。通過設定打捆機的打捆矩陣表，合理利用4臺固定打捆機，不僅可以完成普通打捆系統(tǒng)的4道、6道常規(guī)打捆，還可以按客戶要求的打捆道數(shù)實現(xiàn)任意道次的打捆。

3.1 成材全道次打捆系統(tǒng)控制思想

棒材線中小型成品收集區(qū)域的打捆控制系統(tǒng)設備為位于成品輸出輥道G4上的4臺固定打捆機D1、D2、D3、D4和4臺成型機 C1、C2、C3、C4，從成材全道次打捆矩陣表中得到正常打捆周期用打捆機和補道周期用打捆機的位次選用，將成材打捆停止位和補道停止位傳送給成材全道次打捆系統(tǒng)，然后由成品收集區(qū)域輥道控制系統(tǒng)發(fā)出定位確認指令后，進行成材全道次打捆控制系統(tǒng)動作。當矩陣表的設定流程完成后，成材全道次打捆控制系統(tǒng)將打捆完成信息傳送到成品收集區(qū)域輥道運輸系統(tǒng)，由G5、G6輥道完成輸送單捆成材到成品存儲區(qū)域。

3.1.1 成材全道次打捆控制過程

成材全道次打捆系統(tǒng)控制過程如下：首先應設定成材全道次打捆信息，操作人員根據(jù)客戶需求的打捆道數(shù)，設定各周期需要使用的打捆機，再根據(jù)成品材的定尺長度和首位打捆機設定打捆和補道的定位數(shù)據(jù)，這些設定可以通過成材全道次打捆數(shù)據(jù)表來完成。操作人員可以根據(jù)客戶要求的成材打捆道數(shù)，自由選擇任意打捆機來完成正常打捆和補道打捆控制。當某一臺打捆機被選擇為正常打捆時，相應“選用狀態(tài)”為綠色，未選用為紅色，補道打捆控制相同。

3.1.2 正常打捆周期和補道打捆周期

成材全道次打捆系統(tǒng)將整個打捆周期分成正常打捆周期和補道周期兩部分。正常打捆周期為4道次以下的打捆周期，對打捆定位完成后的鋼材進行打捆。補道打捆周期在正常打捆周期完成的基礎上，根據(jù)補道定位后的鋼材進行第二輪的打捆操作，即可以使打捆道次多達8道或者單次雙道，也可以替代檢修的打捆機完成缺少的打捆道次。成材全道次打捆控制思想如圖3所示。

圖3 成材全道次打捆控制思想

3.2 成材全道次打捆控制系統(tǒng)算法流程

成材全道次打捆控制步驟分為：①鋼材跟蹤定位；②輥道控制；③統(tǒng)一打捆啟動；④打捆完成后鋼材輸送。成材全道次打捆控制流程如圖4所示。

4 結(jié)束語

通過對成品收集區(qū)域工藝和設備的整合以及對成材全道次打捆控制系統(tǒng)算法的設計、研發(fā)和應用，使成品收集區(qū)域打捆控制系統(tǒng)較好地滿足了生產(chǎn)工藝的要求，達到較高的穩(wěn)定性、安全性和可靠性，提高了軋線的整體軋制節(jié)奏和生產(chǎn)效率，提高了棒材廠中小型車間產(chǎn)品的核心競爭力，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。

圖4 成材全道次打捆控制流程

［1］ 唐志勇，李萬鈺，斐忠才，等.棒材打捆機控制系統(tǒng)的研究與應用［J］.冶金自動化，2000（4）：34-36.

［2］ 譚威.基于PLC的工業(yè)控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)［D］.武漢：華中科技大學，2007：25-27.