冷軋帶肋鋼筋生產(chǎn)線電氣控制系統(tǒng)

吳志東

摘? 要：冷軋帶肋鋼筋是建筑行業(yè)一項(xiàng)重要的材料，在房屋建筑、水泥制管、路橋工種、水泥井蓋、預(yù)應(yīng)力電桿等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著冷軋帶肋鋼筋在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的應(yīng)用越來越廣泛，其用量也在不斷增長，為了更大程度地提高冷軋帶肋鋼筋的生產(chǎn)效率和質(zhì)量水平，加強(qiáng)冷軋帶肋鋼筋生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)的研究具有非常重要的實(shí)現(xiàn)意義。該文對冷軋帶肋鋼筋生產(chǎn)線電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)工作者提供有益的借鑒。

關(guān)鍵詞：冷軋帶肋鋼筋? 生產(chǎn)線? 電氣控制系統(tǒng)

中圖分類號：TG334? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2019）04（b）-0038-02

1? 冷軋帶肋鋼筋生產(chǎn)線的工藝流程

冷軋帶肋鋼筋是一種兩面或三面帶有月牙形橫肋的鋼筋，其生產(chǎn)基材為熱軋盤條，主要生產(chǎn)設(shè)備包括冷軋機(jī)、拉撥機(jī)、卷取機(jī)、排線機(jī)、上粉機(jī)和冷卻水系統(tǒng)。其生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

在冷軋帶肋鋼筋的生產(chǎn)過程中，其工藝流程需要遵循如下4個(gè)原則。

（1）對于超過800級別預(yù)應(yīng)力的鋼筋，必須要確保鋼筋的反彎和延伸兩個(gè)關(guān)鍵性的質(zhì)量指標(biāo)，其生產(chǎn)工藝流程為：首先基材卸線;其次進(jìn)行開卷;再次進(jìn)行應(yīng)力消除;最后進(jìn)行重卷。

（2）對于非預(yù)應(yīng)力級別550的鋼筋，首先需要保證其質(zhì)檢結(jié)果合乎標(biāo)準(zhǔn)，并在此基礎(chǔ)上力求負(fù)差的最大化。

（3）對于預(yù)應(yīng)力級別為550的奇數(shù)規(guī)格的產(chǎn)品，為了保證質(zhì)量的穩(wěn)定性，需要軋四道次，并進(jìn)行二次應(yīng)力消除，再在單機(jī)架上軋二道次。

（4）冷軋帶肋鋼筋的公稱直徑在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)里面的定義為從基圓點(diǎn)到肋中心高之間的距離，故而在孔型設(shè)計(jì)和后步調(diào)整的時(shí)候，將成品基圓的直徑控制在標(biāo)準(zhǔn)公稱直徑以下0.3～0.5mm。

2? 冷軋帶肋鋼筋生產(chǎn)線的控制要點(diǎn)

2.1 冷軋帶肋鋼筋生產(chǎn)線電氣控制系統(tǒng)的控制要求

首先，生產(chǎn)線中的拉撥機(jī)部分和卷取機(jī)部分的動(dòng)作必須要同步，能同時(shí)起動(dòng)和停止;其次，排線電機(jī)與卷取電機(jī)的動(dòng)作必須要同步，以保證鋼筋能夠在工字輪上整齊的卷繞，排線電機(jī)能夠在限位控制下進(jìn)行自動(dòng)正反運(yùn)行;再次，必須要設(shè)置左、右限位控制，以防止左、右限位開關(guān)失靈時(shí)造成事故，當(dāng)極限位動(dòng)作時(shí)，生產(chǎn)線自動(dòng)停車;然后，當(dāng)生產(chǎn)線正常運(yùn)行過程中出現(xiàn)突發(fā)事故時(shí)，生產(chǎn)線自動(dòng)停車;最后，生產(chǎn)線任何一個(gè)安全罩未處于閉合狀態(tài)，設(shè)備均不能啟動(dòng)運(yùn)行。

2.2 生產(chǎn)線自動(dòng)化控制

冷軋帶肋鋼筋生產(chǎn)線的自動(dòng)化包括地輥運(yùn)輸線的自動(dòng)化、集卷站的自動(dòng)化、上料機(jī)的自動(dòng)化。上料機(jī)的自動(dòng)化要求從上料到送料再到換料實(shí)現(xiàn)上鍵式操作，生產(chǎn)過程中只需要在原料接頭后按動(dòng)啟動(dòng)按鈕即可;地輥運(yùn)輸線需要與集卷站互相配合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換料架、自動(dòng)剪切、自動(dòng)落料，料架在運(yùn)輸線上自動(dòng)運(yùn)行，自動(dòng)完成卸料。

2.3 生產(chǎn)線速度匹配

冷軋帶肋鋼筋生產(chǎn)線的一條完整的流水線，包括若干個(gè)工藝環(huán)節(jié)，各個(gè)工藝環(huán)節(jié)之間是連續(xù)進(jìn)行的，因此對生產(chǎn)線各個(gè)工藝環(huán)節(jié)之間的速度匹配具有非常高的要求，尤其是夾送電機(jī)和冷軋機(jī)之間的速度匹配，如果夾送電機(jī)的速度太慢容易造成堆鋼，而如果夾送電機(jī)速度過快，則容易將鋼筋拉細(xì)。帶肋鋼筋的圈形大小取決于吐絲機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，而吐絲機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度與帶肋鋼筋的圈形大小之間的關(guān)系又不是線性的關(guān)系，因此，必須要對吐絲機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

2.4 冷軋機(jī)閉環(huán)控制與中頻退火

冷軋機(jī)速度穩(wěn)定與否直接影響到生產(chǎn)線的運(yùn)轉(zhuǎn)速度匹配和中頻退火的效果，其中中頻退火是整個(gè)冷軋帶肋鋼筋生產(chǎn)工藝的核心，應(yīng)該采取帶編碼器的閉環(huán)矢量控制方式對冷軋機(jī)變頻器進(jìn)行控制，從而滿足響應(yīng)迅速、輸出穩(wěn)定和高效節(jié)能的要求。

2.5 飛剪碎斷

在冷軋帶肋鋼筋的生產(chǎn)過程中，不可避免地會產(chǎn)生部分達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的廢鋼，為了保證產(chǎn)成品的質(zhì)量要求，必須通過飛剪碎斷裝置將達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的廢鋼剔除出去，而飛剪碎斷裝置是由變頻器控制的，如果變頻器的加速時(shí)間太長則很容易形成堆鋼;如果中頻退火，達(dá)到規(guī)定溫度時(shí)造成不停車停切的現(xiàn)象，造成飛車。因此要求變頻器在啟動(dòng)加速和制動(dòng)減速的性能非常高，并采取必要措施保證及時(shí)制動(dòng)，滿足生產(chǎn)工藝的要求。。

3? 冷軋帶肋鋼筋生產(chǎn)線的電氣控制系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)組網(wǎng)

根據(jù)冷軋帶肋鋼筋生產(chǎn)工藝的要求，綜合考慮退火干擾及生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性需求，生產(chǎn)線CPU采用S7-317-2PN，各液壓站和地輥運(yùn)輸機(jī)采用S-315-2PN，稀油站采用S7-312C+以太網(wǎng)模塊，生產(chǎn)線的所有設(shè)備均通過中控室工種師站對設(shè)備更改程序進(jìn)行調(diào)試，通過以太網(wǎng)連接到中控室交換機(jī)，操作人員通過中控室對各個(gè)設(shè)備的工作狀態(tài)和故障情況進(jìn)行查詢，并對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。在線測徑儀通過以太網(wǎng)通信對鋼筋的基圓和縱肋高度等信息進(jìn)行顯示，保證了對產(chǎn)品拓線質(zhì)量檢測，并為自動(dòng)調(diào)整在線質(zhì)量提供數(shù)據(jù)參考。通過工業(yè)以太網(wǎng)將所有設(shè)備都連接到主操作室交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)了對生產(chǎn)狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控與數(shù)據(jù)的交換。

3.2 冷軋帶肋鋼筋生產(chǎn)線電氣控制系統(tǒng)主站與遠(yuǎn)程IO組態(tài)

冷軋帶肋鋼筋生產(chǎn)線的CPU采用S7-317-2PN，設(shè)備共設(shè)置3個(gè)中頻站和集卷站、飛剪吐絲輥道站、軋機(jī)站、上料機(jī)站等7個(gè)從站，按照與主站距離的遠(yuǎn)近進(jìn)行設(shè)置，從站采用ET200M和ET200S的遠(yuǎn)程IO，7個(gè)從站與主站CPU通過工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行連接，各操作點(diǎn)和監(jiān)控點(diǎn)均設(shè)置觸摸屏，觸摸屏采用西門子MP277觸摸屏，與主站PLC通過以太網(wǎng)連接。

3.3 冷軋帶肋鋼筋生產(chǎn)線電氣控制主站PLC與變頻器DP通信

冷軋帶肋鋼筋生產(chǎn)線的現(xiàn)場變頻器通過GSD文件對各個(gè)變頻器組態(tài)，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求和設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)要求，總共設(shè)置變頻器18臺，其中升降臺、旋轉(zhuǎn)小車、送料小車、軋機(jī)部分、廢鋼剪切裝置、夾送裝置、吐絲機(jī)、集卷站、托盤、小車等各1臺，輸送輥道8臺，所有變頻器通過DP總線將速度指令和啟停信號實(shí)時(shí)傳遞到主站。

4? 結(jié)語

冷軋帶肋鋼筋生產(chǎn)線的電氣控制中引進(jìn)PLC操作系統(tǒng)，完全符合生產(chǎn)過程中的工藝控制要求，整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)也更加合理。PLC與冷軋生產(chǎn)線的完美結(jié)合，保證了冷軋帶肋鋼筋的調(diào)整穩(wěn)定生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)調(diào)度的信息化和自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集與傳送，對冷軋帶肋鋼筋的生產(chǎn)工藝和設(shè)備的進(jìn)一步發(fā)展起到了非常重要的推動(dòng)作用，充分發(fā)揮出了PLC智能化控制軟件在冷軋帶肋鋼筋生產(chǎn)線電氣控制中的優(yōu)勢。

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