邯鋼熱軋打捆機(jī)系統(tǒng)改造和創(chuàng)新

供稿|張文杰，武海勇，王紅軍，李 巖

邯鋼熱軋打捆機(jī)系統(tǒng)改造和創(chuàng)新

供稿|張文杰1，武海勇1，王紅軍2，李 巖2

基于邯鋼熱軋廠2250 mm熱連軋鋼卷打捆機(jī)的系統(tǒng)改造和創(chuàng)新，重點(diǎn)分析困擾打捆機(jī)故障診斷的原因，闡述了如何有針對性地解決生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)的故障以及屬于同行業(yè)首創(chuàng)的打捆機(jī)HMI系統(tǒng)處理方式。實(shí)踐證明：打捆機(jī)系統(tǒng)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)改造和HMI建立后，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，便于進(jìn)行點(diǎn)檢和維護(hù)，大大降低設(shè)備故障率和減少故障處理時間，最大程度地提高了鋼卷打捆機(jī)效率。

邯鋼2250 mm熱軋是邯鋼新區(qū)生產(chǎn)中的一個重要工序。隨著熱連軋軋制節(jié)奏的逐漸加快，鋼卷打捆機(jī)的使用頻率越來越高，已經(jīng)達(dá)到每天500卷左右。由此可見，在線打捆機(jī)使用效率和故障率的高低直接決定熱軋線的產(chǎn)品包裝質(zhì)量和產(chǎn)量。如何優(yōu)化打捆機(jī)系統(tǒng)，加強(qiáng)設(shè)備穩(wěn)定安全性能、減少故障時間、提高自動化程度就成為熱連軋生產(chǎn)線工程技術(shù)人員面臨的重點(diǎn)課題。

打捆系統(tǒng)

邯鋼集團(tuán)邯寶公司熱軋廠有4套熱鋼卷打捆包裝系統(tǒng)。其中1#、2#、3#打捆機(jī)位于卷取機(jī)卸卷側(cè)，分別對應(yīng)于3臺卷取機(jī)，4#打捆機(jī)位于取樣站后的鋼卷運(yùn)輸通道上。這4臺打捆機(jī)采用德國SIGNODE公司的成套設(shè)備，每臺打捆機(jī)獨(dú)成系統(tǒng)。1#—3#打捆機(jī)自動控制系統(tǒng)采用SIEMENS的SIMATIC300PLC下掛ET200的分布式I/O系統(tǒng)；4#打捆機(jī)沒有遠(yuǎn)程I/ O，采用集中控制。每套打捆機(jī)自控系統(tǒng)通過“硬連接”接受生產(chǎn)一級系統(tǒng)的打捆位置信息和打捆啟動命令，反饋部分信號給生產(chǎn)一級系統(tǒng)。打捆機(jī)工作過程中與熱鋼卷緊密接觸，所處環(huán)境溫度高，電氣元件和機(jī)械部件容易高溫老化變形；打捆機(jī)動作部件多且動作頻繁，每動作一步都要有位置檢測，因而設(shè)備狀態(tài)信息的掌握對維護(hù)極其重要。打捆機(jī)位置特殊，在打捆機(jī)故障狀態(tài)下沒有初始位信號時不允許卷取機(jī)卸卷和鋼卷運(yùn)輸小車通過，因此打捆機(jī)出現(xiàn)故障時需要快速處理，否則將影響生產(chǎn)節(jié)奏，甚至使生產(chǎn)線被迫停產(chǎn)。

控制系統(tǒng)原設(shè)計中沒有HMI系統(tǒng)，打捆機(jī)發(fā)生故障時只能通過現(xiàn)場觀察猜測和查找PLC程序來發(fā)現(xiàn)故障原因，對打捆過程中出現(xiàn)的故障不能及時準(zhǔn)確地解決。

由于PLC程序的跳躍性較大，程序中使用了很多廠家編制的“通用塊”，程序塊中重復(fù)使用相同的內(nèi)存地址代表不同含義，程序前后貫通性較差，因此用編程器連接PLC查找故障信息后再進(jìn)行溯源，查找故障原因比較困難，并且查找到故障原因后再通知相關(guān)人員處理，需要較長時間，嚴(yán)重影響生產(chǎn)節(jié)奏。

針對打捆系統(tǒng)存在的缺陷和問題，對系統(tǒng)進(jìn)行改造。增加打捆機(jī)狀態(tài)、錯誤等信息收集顯示，故障處理以及緊急操作的平臺，即HMI系統(tǒng)(打捆機(jī)HMI系統(tǒng)的建立屬于同行業(yè)首創(chuàng))；對打捆設(shè)備和軟件進(jìn)行改造和優(yōu)化。

系統(tǒng)改進(jìn)和創(chuàng)新

網(wǎng)絡(luò)改造

改造前，1#—3#打捆機(jī)自動控制系統(tǒng)只有PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)用來下掛ET200模塊，硬件和網(wǎng)絡(luò)配置如圖1所示(以1#打捆機(jī)為例，2#，3#與1#相同)；4#打捆機(jī)自動控制系統(tǒng)只有本地I/O。這4套控制系統(tǒng)相互獨(dú)立，并且沒有與外部適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接口，無法通過網(wǎng)絡(luò)在操作臺和運(yùn)行值班室遠(yuǎn)程監(jiān)視打捆機(jī)信息。

由于在生產(chǎn)線的各個電氣室、操作室、運(yùn)行值班室存在L1以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，為了實(shí)現(xiàn)打捆機(jī)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，借用L1網(wǎng)絡(luò)，對打捆機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)改造，在PLC中增加以太網(wǎng)模塊，對打捆機(jī)PLC硬件系統(tǒng)重新組態(tài)。改造后的硬件和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)如圖2所示。

圖1 1#打捆機(jī)硬件及網(wǎng)絡(luò)圖

打捆機(jī)HMI系統(tǒng)建立

編程軟件用STEP7，HMI組態(tài)軟件用WINCC6.0。因為打捆機(jī)自動化程度較高，動作步驟多并且某些動作步驟的動作時間在毫秒級，不便于采用人工單步操作，所以HMI以監(jiān)視為主，只對關(guān)鍵動作進(jìn)行人工操作設(shè)置。

(1) 主畫面：以打捆流程為主線形象地畫出了打捆機(jī)的各個部分，打捆穿帶的過程中以動畫的方式顯示各部件的動作及動作到位情況，同時打捆流程中機(jī)頭的動作步驟在畫面右側(cè)顯示，當(dāng)發(fā)生故障機(jī)頭動作停止后，操作人員和技術(shù)人員可以立即發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)故障的步驟，再結(jié)合報警信息，可以有針對性地采取處理措施。主畫面中以閃爍的箭頭表示動作方向，以紅綠顏色變化檢測元件的狀態(tài)。在主畫面中可以通過點(diǎn)擊按鈕的方式遠(yuǎn)程啟停打捆機(jī)、遠(yuǎn)程選擇手自動、遠(yuǎn)程故障復(fù)位。4#打捆機(jī)處于鋼卷運(yùn)輸?shù)难屎硪郎?，打捆過程中發(fā)生故障無法動作時，會造成高溫，損壞設(shè)備，堵塞鋼卷運(yùn)輸通道，造成主軋線停機(jī)。在HMI畫面上設(shè)置應(yīng)急操作選項，在故障狀態(tài)下經(jīng)現(xiàn)場人員確認(rèn)后進(jìn)行相應(yīng)的操作，使打捆機(jī)回到“HOME”位。

(2) 狀態(tài)信息:將所有的I/O信息集中顯示，并且標(biāo)注了每個I/O信息的含義、圖位號、在PLC程序中的內(nèi)存地址，可以方便地根據(jù)提示信息在圖紙和程序中找到I/O所在位置。

(3) 報警畫面:包含了從程序中收集整理的所有報警點(diǎn)，并且對一些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行了說明。

(4) 歷史趨勢記錄畫面：因為打捆機(jī)的動作較快，所以以WINCC 的最小記錄時間間隔500 ms進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，記錄了關(guān)鍵部位控制、位置檢測信號、穿帶長度、打捆道數(shù)等信息，當(dāng)故障發(fā)生后可以借助歷史趨勢查找當(dāng)時的狀態(tài)，為故障原因的判斷提供參考。

(5) 報警記錄畫面：記錄了這4套打捆機(jī)的報警信息，最多可保留1000條記錄，每條報警信息包含報警的日期、時間、報警含義、報警在PLC程序中的出處，藍(lán)色表示系統(tǒng)確認(rèn)，紅色表示報警的出現(xiàn)，綠色表示報警的復(fù)位。根據(jù)報警記錄和歷史經(jīng)驗可以讓操作人員判斷出故障原因，及時通知相關(guān)專業(yè)處理。

圖2 改造后的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)圖

圖3 4#打捆機(jī)主畫面

結(jié)束語

經(jīng)過改造和優(yōu)化，使工作人員能直觀地了解打捆機(jī)狀態(tài)，打捆機(jī)的故障率和故障處理時間大大的降低，提高了設(shè)備的穩(wěn)定性，保證了生產(chǎn)的高效率，為邯鋼2250 mm熱軋廠達(dá)產(chǎn)達(dá)效提供了時間上的保障。

Transformation and Innovation of Hot-Rolled Tying Machine System in Han Steel

/ ZHANG Wen-jie1, WU Hai-yong1, WANG Hong-jun2, LI Yan2

10.3969/j.issn.1000–6826.2015.03.16

1. 邯鄲鋼鐵集團(tuán)2250 mm熱軋廠，邯鄲 056015 2. 邯鋼西區(qū)設(shè)備動力部，邯鄲 056015