陳向峰

（山鋼股份萊蕪分公司 自動(dòng)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(xiàn)重要的一道工序，該系統(tǒng)能否正常運(yùn)行直接影響到前面自動(dòng)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(xiàn)的最后一道工序，萊鋼棒材廠中小型軋線(xiàn)成品收集區(qū)自投產(chǎn)以來(lái)一直采用ABB MP90控制系統(tǒng)來(lái)完成棒材線(xiàn)成品收集區(qū)域打捆控制功能，然而該控制系統(tǒng)設(shè)備嚴(yán)重落后，備件已無(wú)處采購(gòu)，目前處于無(wú)備件運(yùn)行狀態(tài)。為確保中小型軋線(xiàn)穩(wěn)定高效運(yùn)行，經(jīng)過(guò)研究，決定對(duì)成品收集區(qū)域打捆自動(dòng)化控制系統(tǒng)重新進(jìn)行設(shè)計(jì)和研發(fā)，并使用西門(mén)子S7-400加遠(yuǎn)程I／O作為新系統(tǒng)架構(gòu)。

1 打捆自動(dòng)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(xiàn)成品收集區(qū)原先采用3套ABB MP90控制系統(tǒng)來(lái)完成成品收集區(qū)域打捆控制功能，通過(guò) MasterFieldbus總線(xiàn)與該ABB MP200控制系統(tǒng)通訊，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)元件采用編碼器和接近開(kāi)關(guān)配合使用。

對(duì)中小型收集區(qū)域打捆控制工藝、設(shè)備整合后，使用西門(mén)子S7-400加遠(yuǎn)程I／O的系統(tǒng)架構(gòu)來(lái)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(guò)操作站來(lái)完成相應(yīng)的打捆設(shè)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(xiàn)成品收集區(qū)域原打捆控制系統(tǒng)采用ABB AMPL語(yǔ)言。AMPL語(yǔ)言是DOC系統(tǒng)下的一種編程語(yǔ)言，對(duì)程序的編輯、修改和查看都需要輸入相應(yīng)的命令，不支持鼠標(biāo)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(wú)法漢化，對(duì)操作人員知識(shí)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(mén)子STEP 7軟件進(jìn)行畫(huà)面編輯和程序的編寫(xiě)，操作畫(huà)面數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確，程序結(jié)構(gòu)清晰有序，支持中文，為操作人員和維護(hù)人員提供了方便。

2 打捆控制設(shè)備及動(dòng)作過(guò)程

成品收集區(qū)原先共有3臺(tái)活動(dòng)打捆機(jī)，每臺(tái)活動(dòng)打捆機(jī)上主要包括小車(chē)、打捆頭、線(xiàn)復(fù)原系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)，獨(dú)立采用一套ABB MP90系統(tǒng)進(jìn)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(yán)密，對(duì)動(dòng)作的連貫性和準(zhǔn)確性要求非常高，而現(xiàn)場(chǎng)不確定因素又多，再加上設(shè)備運(yùn)行多年，動(dòng)作精度下降，當(dāng)進(jìn)行高強(qiáng)度作業(yè)時(shí)，很難達(dá)到控制系統(tǒng)的要求，降低了軋線(xiàn)軋制效率，且在日常維護(hù)和操作上，耗費(fèi)了大量的人力、物力，3臺(tái)活動(dòng)打捆機(jī)所用ABB MP90控制系統(tǒng)和設(shè)備嚴(yán)重落后，備件已無(wú)處采購(gòu)，目前處于無(wú)備件運(yùn)行狀態(tài)。

為確保中小型軋線(xiàn)穩(wěn)定高效運(yùn)行，整合后的成品收集區(qū)新增4臺(tái)固定打捆機(jī)，其中3臺(tái)固定打捆機(jī)（1＃～3＃）替代原活動(dòng)打捆機(jī)（兩用一備），進(jìn)行成材頭部打捆。在原來(lái)3臺(tái)固定打捆機(jī)D1～D3的基礎(chǔ)上新增一臺(tái)固定打捆機(jī)D4，共同完成成品收集區(qū)域打捆控制功能。打捆控制動(dòng)作過(guò)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(jī)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(jī)C1～C4關(guān)閉，固定打捆機(jī)D1～D4進(jìn)行打捆，打捆擋板B1下降，成型機(jī)C1～C4打開(kāi)，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(chǔ)區(qū)域。整合后的設(shè)備布置如圖2所示。

圖2 整合后設(shè)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(diǎn)，為成品收集區(qū)域重新開(kāi)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(guò)設(shè)定打捆機(jī)的打捆矩陣表，合理利用4臺(tái)固定打捆機(jī)，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(hù)要求的打捆道數(shù)實(shí)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(xiàn)中小型成品收集區(qū)域的打捆控制系統(tǒng)設(shè)備為位于成品輸出輥道G4上的4臺(tái)固定打捆機(jī)D1、D2、D3、D4和4臺(tái)成型機(jī) 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(jī)和補(bǔ)道周期用打捆機(jī)的位次選用，將成材打捆停止位和補(bǔ)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(rèn)指令后，進(jìn)行成材全道次打捆控制系統(tǒng)動(dòng)作。當(dāng)矩陣表的設(shè)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(yùn)輸系統(tǒng)，由G5、G6輥道完成輸送單捆成材到成品存儲(chǔ)區(qū)域。

3.1.1 成材全道次打捆控制過(guò)程

成材全道次打捆系統(tǒng)控制過(guò)程如下：首先應(yīng)設(shè)定成材全道次打捆信息，操作人員根據(jù)客戶(hù)需求的打捆道數(shù)，設(shè)定各周期需要使用的打捆機(jī)，再根據(jù)成品材的定尺長(zhǎng)度和首位打捆機(jī)設(shè)定打捆和補(bǔ)道的定位數(shù)據(jù)，這些設(shè)定可以通過(guò)成材全道次打捆數(shù)據(jù)表來(lái)完成。操作人員可以根據(jù)客戶(hù)要求的成材打捆道數(shù)，自由選擇任意打捆機(jī)來(lái)完成正常打捆和補(bǔ)道打捆控制。當(dāng)某一臺(tái)打捆機(jī)被選擇為正常打捆時(shí)，相應(yīng)“選用狀態(tài)”為綠色，未選用為紅色，補(bǔ)道打捆控制相同。

3.1.2 正常打捆周期和補(bǔ)道打捆周期

成材全道次打捆系統(tǒng)將整個(gè)打捆周期分成正常打捆周期和補(bǔ)道周期兩部分。正常打捆周期為4道次以下的打捆周期，對(duì)打捆定位完成后的鋼材進(jìn)行打捆。補(bǔ)道打捆周期在正常打捆周期完成的基礎(chǔ)上，根據(jù)補(bǔ)道定位后的鋼材進(jìn)行第二輪的打捆操作，即可以使打捆道次多達(dá)8道或者單次雙道，也可以替代檢修的打捆機(jī)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(dòng)；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(yǔ)

通過(guò)對(duì)成品收集區(qū)域工藝和設(shè)備的整合以及對(duì)成材全道次打捆控制系統(tǒng)算法的設(shè)計(jì)、研發(fā)和應(yīng)用，使成品收集區(qū)域打捆控制系統(tǒng)較好地滿(mǎn)足了生產(chǎn)工藝的要求，達(dá)到較高的穩(wěn)定性、安全性和可靠性，提高了軋線(xiàn)的整體軋制節(jié)奏和生產(chǎn)效率，提高了棒材廠中小型車(chē)間產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

圖4 成材全道次打捆控制流程

［1］ 唐志勇，李萬(wàn)鈺，斐忠才，等.棒材打捆機(jī)控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用［J］.冶金自動(dòng)化，2000（4）：34-36.

［2］ 譚威.基于PLC的工業(yè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］.武漢：華中科技大學(xué)，2007：25-27.