摘要: 詳細介紹了攀鋼集團江油長城特殊鋼有限公司棒線材廠新增大盤卷項目的自動控制系統，包括工藝流程、系統組成、卷取區設備的控制功能等。目前該系統已熱負荷試車成功，運行穩定、自動化程度高。

　　關鍵詞: 大盤卷; PLC; 卷取機

　　0 引言

　　本系統是攀鋼集團江油長城特殊鋼有限公司

　　( 攀長特) 棒線材連軋生產線新增大盤卷工程，卷取區新增在冷床區出口，卷取區在整個生產線的 地位是至關重要的，這個區域自動化水平的高低， 直接關系到車間的產量和產品的質量。本文以

　　2017 年 12 月投產的卷取區為例，介紹其自動控制系統及卷取區設備的主要功能。

　　本自動控制系統是由電氣傳動控制系統、基礎自動化控制系統( L1) 以及兩類通信網絡組成的并行運算、集中管理、分散控制、資源共享的分布式控制系統。

　　1 控制工藝

　　盤卷區主要包含飛剪、夾送輥及轉轍器、卷取前夾送輥、活動導槽、螺旋管、加勒特卷取機、卸卷機、升降機、輥床、液壓潤滑等設備。

　　型號為 CPU 416-3PN / DP，針對基于 Profibus 網絡通信的全數字變頻裝置而設計的全數字化控制系統。基礎自動化系統與傳動系統之間完全通過網絡交換信息; 控制信息和系統狀態信息通過監控網( Ethernet) 和分布式 I / O 網( Profibus) 交換。

　　2 控制系統設計

　　據卷取區生產工藝需要，系統采用可編程控制器 PLC( 采用 Siemens 公司 S7 系列 PLC) ，CPU

　　夾送輥夾送過程: 鋼的尾部脫離上游機架前夾送輥以設定的超前率運行，此時對轉矩進行限 幅; 鋼的尾部一旦脫離上游機架，夾送輥按級聯速度運行( 不帶超前率) ，并且打開轉矩限幅，實現夾送功能。當生產大規格的時候，由于鋼卷較重，鋼 卷離開上游軋機后和卷取機具有同步加速功能， 以確保盤卷尾段順利進入卷取機。

　　遠程 I / O 系統選用西門子 ET200M 系列產品，開關量輸入輸出模塊選用 32 點 DI / DO 模塊。接口模塊選用 IM153-4，用于與現場總線的連接。設置 3 套人機監控接口系統。

　　PLC 控制系統編程軟件選用 Siemens Step7 V5. 5 SP3。HMI 系統操作軟件采用 Windows 7。人機接口監控系統編程軟件選用 Siemens WinCC

　　3 控制功能及控制方式

　　盤卷區主要控制功能如下:

　　( 1) 卷取前夾送輥控制

　　卷取前夾送輥位于活動導槽末端，主要用于保證連軋區的來料速度恒定，以保證穩定卷取，從而取得理想的卷形，生產過程中采取全程夾送模式。

　　( 2) 活動導槽和螺旋管控制過程中，卷取板上的開槽能夠通過卸卷裝置伸出活動導槽起到支撐夾送輥的作用，將棒料導入升降螺旋管中，接鋼時跟隨螺旋管同步升降。升降螺旋管，主要對棒料進行預彎，并隨轉桶內鋼的高度上升而上升，起到優化卷形的作用。活動導槽和升降螺旋管在正常過鋼時處于同步模式，升降螺旋管為主，活動導槽跟隨升降螺旋管而升降。

　　開始時升降螺旋管位于轉桶內，和活動導槽 同時在低位，過鋼過程中活動導槽跟隨升降螺旋 管按設定速度上升。當鋼的尾部進入轉桶內后， 導槽和螺旋管迅速上升到高位，螺旋管旋轉到離 線位，等待轉桶內的鋼卸走后螺旋管旋轉到在線 位，活動導槽和升降螺旋管下降至低位，等待下一 根鋼的到來。兩者的同步是該區域的接鋼關鍵，程序中做失步判斷，當小范圍失步時，落后的設備要啟動加速功能，如果失步較大，容易引起堆鋼事故時，啟動碎斷剪進行碎斷。

　　( 3) 加勒特卷取機控制

　　卷取機包括轉桶和卷取板兩部分，主要完成卷取功能。轉桶定位要實現轉桶停止后，在卷取板上升的 3 個拖臂，滿足定位精度在 ± 1°。轉桶速度給定: 為了改善卷形，在集卷過程中轉桶的速度要按照一定的三角波進行周期性振蕩( 如圖 3 所示) 。在 HMI 上設定振蕩的高速和低速，程序根據該品種鋼的直徑和出口機架速度，產生對應的三角波，將速度指令傳給變頻裝置。在 HMI 上可以設定 T1 為加速減速時間、T2 為最小速度等待時間、T3 為最大速度等待時間。

　　( 4) 卸卷機控制

　　卸卷裝置的作用在于將卷取板上的盤卷移送到升降機位置進行卸鋼。

　　卸卷裝置有 2 個工位: 取卷位、卸卷位( 升降

　　4 結束語

　　2017 年 12 月，攀鋼集團江油長城特殊鋼有限公司棒線材連軋生產線新增大盤卷工程順利通過了熱負荷試車。該工程卷取區 PLC 控制系統設計合理，應用效果很好，為國內大盤卷生產線的系統設計提供了有益的參考。