宣钢二高线集卷区域自动化电气系统改造

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【摘要】通过对承卷平台开和条件中加入上升沿解决了平台二次合拢的问题；通过对集卷操作台加装备用按钮，和主控室优化监控画面实现了按钮在线更换；通过标定运卷小车中间位加快了集卷节奏。这一系列改造优化了集卷区域电气系统，保证了生产顺利进行。

【关键词】西门子PLC程序块；WINCC画面；C型钩

一、前言

宣钢二高线集卷区域工作过程：散卷经风冷辊道进入集卷筒堆积到一定高度时分离指打开，盘卷跌落在承卷平台上，当盘卷再次达到指定高度时，承卷平台下降到一定位置后停止如此反复到盘卷全部进入集卷筒后，分离指合拢。同时承卷平台下降，鼻锥抬起，承卷平台下降到位后打开到极限位芯棒旋转，同时承卷平台上升。当芯棒旋转到位时，承卷平台上升到最高位，放下鼻锥，承卷平台合拢。运卷小车行至接卷位，盘卷筐升起拖住盘卷，挡板、压板合拢，运卷小车向卸卷方向行驶到卸卷位，盘卷挂上C型钩，挡板、压板打开，盘卷筐下降到位，准备下次循环。生产过程中经常出现平台二次合拢、操作开关损坏、集卷节奏不合理，运卷小车压板打开不同步等故障，亟需解决。

二、技改难点及改造过程

2.1 编写防止平台二次合拢程序控制

2.1.1 改造背景

承卷平台在集卷过程中的工作流程是平台闭合后上升，分离指打开，平台承载着盘卷同时下降，平台下降到位后平台打开，芯棒旋转。芯棒旋转到位后小车接卷，平台进行下一次集卷动作。

在实际操作过程中，经常发生线卷挂鼻锥，平台只能收集半卷线材，未进行一次完整的集卷，操作工为了筹足整卷钢往往会进行第二次平台接卷，在平台第二次开合降落时必然卡在之前的半卷钢上，两吨的重力冲击极容易造成轴承座的断裂及轴承的损坏。此类故障维修时间长对设备造成影响大。

2.1.2 技术原理

当在芯棒旋转到位，分离指打开，平台合拢到位，且平台有下降操作条件都满足后，加一个上升沿，通过上升沿控制平台开合一次；如果以上条件有一条不具备，平台不合拢，以确保在一个集卷周期内平台只开合一次。

2.2 监控画面控制按钮更换

2.2.1 改造背景

集卷操作台是负责高线集卷工艺中盘卷从分离指、芯棒收集、集卷小车接卷到卸卷挂再到C型钩上的全部操作，而且每道工序全部为手动操作。所以操作工对操作台上的转换开关和按钮的操作频繁，集一卷操作一次，每天操作次数大约为1000次。频繁的操作使转换开关和按钮的使用周期大大缩短，而一旦损坏，会直接导致集卷的动作中断，造成轧线停止生产，只有更换新元件才能恢复。

2.2.2 实施方案

为了实现控制芯棒、小车、承卷平台、分离指等设备的按钮在线更换，我们利用西门子STEPT编程软件在PLC3内进行编辑程序块FC8，内容包括芯棒的自动正/反转控制，小车自动升/降行走，压板的自动开/合，挡板的自动开/合、盘卷筐升/降。行了现场调试，并且解决了手/动过程中出现的各种难题。

具体方案如下：

①在四号台操作面板上安装备用转换开关，将此开关的信号点引入四号台远程站PLC单元内，确定其转换开关信号的PLC地址。

②在主电室WINCC画面中作备用转换开关的选择窗口，给每一个经常使用的转换开关都设计一个可以投入备用开关的选择点

③在PLC程序中进行编程，即如果某一在线使用元件的画面备用选择点选用，此备用开关自选择一刻起即投入运行，此备用开关实现和在原来在线元件一样的功能。

改造后的操作按钮可作为程序编入中任何一个转换开关的备用，在发生故障后，程序在线监视并联系现场确认转换开关损坏的情况下，点击备用按钮选择相应的开关即可实现在线更换开关的目的。此方法切换方便，快捷，而且运行平稳，很大程度上节约了处理故障的时间和人力，为生产赢得了时间和效益。

2.3 控制集卷节奏的改造

为了加快自动控制状态下芯棒旋转，小车运行的节奏，满足生产Φ8，Φ10等大规格线材速度快的要求，我们在小车线塔原有的六个检测位置基础上增加两个中间位，中间位1是集卷小车向卸卷方向行走离开双芯棒100公分的位置标定的，小车行走到中间位，双芯棒就可以旋转，准备收集下一圈线材。相比原来设计，小车必须要多行走3米到卸卷减速区后，双芯棒才可以旋转。此项改造可以缩短5S-7S的时间；中间位2是集卷小车向接卷方向行走压板离开C型钩80公分的位置标定，小车向接卷方向行走至中间位2重卷C型钩就可以自动驶出工位区，比原来提前5S-7S的时间。此项改造可以在一个工作任务内节约14S左右时间，大大缩短了收集操作时间。加快了收集速度。为了方便查找故障点，在HMI上位机画面中的集卷区域处增加手/自动切换中间位1，中间位2图标，制作实时监控曲线。高效、快速的对设备运行情况进行追踪、监控。通过日常的曲线分析，容易发现设备隐患，及时处理。

2.4 小车压板打开不同步的改造

运卷小车压板由于原设计不合理，选用的材质和制造安装过程中加工精度保证不了等缺陷，导致在使用过程中，压板在行走时由于高温变形或局部卡死造成压板行程不到位或退不回来，影响生产的正常进行。在PLC程序中把压板打开控制加保持延时定时器，设定5S的保持时间，使压板打开输出保持足够时间，保证现场两个压板打开同步。卡死及卡阻现象便再也未曾出现过。

2.5 手动转自动后C型钩挂重卷不在中间位，出现歪钩，给下一步打捆工艺造成影响

经过多次现场实地考察，发现造成这一故障的原因不是集卷小车行走时位置发生偏移，而是在小车运卷往C型钩上挂钩时，压板打开时间较快和压板压卷过松两个综合原因造成的。我们修改了PLC3程序的压板合拢命令源，把小车升到位合压板改成小车有升命令就合压板，这样压板提前压紧，盘卷的长度缩短，紧凑；其次我们把压板打开程序段中加延时通定位器，延时打开。经过反复多次的调整延时，彻底解决这个难题。

三、改造结果

二高线集卷自动控制技术改造解决了操作方式落后，人为操作事故率高、机械设备损坏率高、维护费用支出高等，实现集卷收集区域的自动控制功能的过程。在机械上大幅度降低了机械设备被损坏事故的发生。

参考文献

[1]袁新海，潜伟，李楠.西门子公司T400模板的应用浅析[A].中国计量协会冶金分会2007年会论文集[C].2007年