上卸钢裙板控制优化01.doc

上卸钢裙板控制优化1 立项理由棒材厂第二轧钢车间于2008年8月车间工艺技术改造成功，更换新的电气控制系统以及生产设备，使车间由原来的半连轧生产线发展成为全连轧生产线，同时产量也由原来的40万吨上升到现在的接近百万吨。但上卸钢裙板的控制造成的成品轧废仍时有发生，成了制约车间成材率定尺率等指标进一步提升的主要问题。为此，我们决定对冷床区上卸钢裙板控制进行优化。2 技术方案研究2.1存在问题及分析经过车间改造以来的观察与分析，并查看2010年的生产记录和与现场生产操作人员交流，总结出以下几个原因：1、现场裙板采用的高、中、低三个位置的接近开关控制，而且中位的控制要非常准确才能完成整个的卸钢动作，而且对液压控制的压力有很高的要求，一旦中位控制不得当，就会出现中位过高或过低的现象，造成钢堆积，影响定尺率及成材率。2、受车间场地的限制，冷床的下卸钢方向与整条轧线的方向相反，这样必然会出现倍尺的最后一支钢的尾部卸钢位置比较靠前，导致齐头时不能快速的与其它钢筋一起齐头，影响定尺率。3、上卸钢输入辊道超前量等参数设置不当，在生产过程中，产品规格经常变换频繁，轧钢操作工忘记调整相关参数设置，容易出现参数错误，导致卸钢动作错误。4、上卸钢裙板的控制继电器问题，由于电磁阀接通断开时电流较大且动作频繁，继电器在使用一段时间后，触点容易烧损或粘住，造成裙板控制线圈不得电或上升、下降线圈同时得电，制动裙板无法完成卸钢过程，造成废钢，这种情况出现时故障比较隐蔽，有时偶尔出现一次两次，不会引人注意和判断出故障原因，一般一次可产生废钢10吨左右。5、上卸钢输入辊道电机的原因，表现为电机烧损、电机轴承卡辊等现象。输入辊道大量不转使冷床产生卸钢废钢，生产小规格钢材时尤为明显，直接影响到车间成材率指标的稳定，严重影响了车间的生产节奏。2.2实施方案根据上卸钢裙板出现问题原因，采取了以下实施方案，并在实施过程中取得了良好的效果：1、在原PLC程序中，在各个位置的延时时间都是在PLC程序中已经设定好的，但这一固定延时时间并不能完全满足各种生产规格的工艺要求，每次更换规格或速度更换时，发现裙板动作异常后，在PLC内进行相应的修改，造成很多不方便，针对这一情况，在WINCC监控画面上设计相应的I/O域，将延时时间通过I/O域传送到PLC中，由轧钢操作工进行实时修改。针对于中位的控制，在原控制中使用的高、中、低三个位置都是使用接近开关控制，在实际过程中并没有得到理想的效果，将中位接近开关改为延时控制，这样针对不同的规格或不同速度时能够实时进行修正。优化前后的对比如图1所示，图1 高中低位优化前后对比其中， t1为低位延时；t2为中位延时t3低位至中位延时；为了方便在生产过程中出现问题时，能够及时的分析问题的所在，我们完成了对裙板各个位置及动作过程的监控，将各个变量在WINCC中进行归档，并做好曲线，通过这一曲线的实时监控，在以后出现问题时，都能利用这一曲线进行分析，处理问题的速度大大提高，节省了热停工时，提高了设备的作业率。如图2所示，低位高位上升下降图2 高低位及裙板动作监控2、对末支长度进行修正，由于裙板的动作计算时间是按倍尺的长度进行计算的，要想末支的尾部刚好卸到冷床的头部，需要对末支长度进行修正，采用3#飞剪的剪前热检信号作为钢筋尾支的判断，热检信号是通过TCP/IP协议由轧制区PLC传送到冷床区PLC；末支的调节采用的是：L1=L +L1调节后长度取代实际热检到冷床头的距离在PLC中进行计算，这样就保证了末支的尾部刚好卸到冷床的头部。如图3所示，图3 末支调节示意图其中，L是标准倍尺长度；L是末支长度；L1是热检到冷床的距离；L是末支调节的长度。采用同样的原理，我们可以实现所有钢在冷床区位置的调速，以保证分钢的位置以及卸钢的位置。并将修正参数设计到WINCC画面中。3、在冷床上卸钢裙板处要设置的参数很多，一不小心就会出错，而且设置错误后，查找的过程很复杂，要消耗非常多的热停工时，因此要做好各种参数的保护。对于高、中、低位、裙板调节以及各输入辊道的超前率，都在WINCC进行限幅，限幅的要求是能够满足现场生产所有规格的时间限制，同时对各个I/O域进行监控，在每一次参数变化时，记录下原参数又及变化后的参数，这样便于在出现问题时进行分析和查找故障原因，具体程序如下（以低位延时改变为例）：#include apdefap.hvoid OnPropertyChanged(char* lpszPictureName, char* lpszObjectName, char* lpszPropertyName, double value)#pragma code(kernel32.dll)void GetLocalTime(LPSYSTEMTIME lpSystemTime);#pragma code()SYSTEMTIME sysTime;FILE* pfile=NULL;char s30=低位延时改变为：;GetLocalTime(&sysTime);pfile=fopen(e:lgbc_zuixincanshubianhua.txt,a+);fprintf(pfile, %4d年%d月%d日%d:%02d %s%3drn, sysTime.wYear, sysTime.wMonth, sysTime.wDay, sysTime.wHour, sysTime.wMinute,s,GetTagWord(diweiyanshi);fclose(pfile);4、裙板的动作控制关系是：PLCMY2NJ 24V继电器9对阀LC1D18继电器MY2NJ 220V继电器由上述图表可以看出，控制关系不复杂，但是每一个环节都是至关重要的，缺一不可。根据现场生产的经验与上述的问题分析来看，主要的问题出现在LC1D18继电器上，因此对上卸钢LC1D18继电器采取定期进行更换，由于上升的动作是下降动作的两倍，更换周期初步定在上升20天更换，下降则30天。同时还在PLC程序中编写相应程序，当上升或下降的信号给定已经给出时，上升或下降没有动作时，在WINCC中设置相应的报警提示，以便及时更换，减少热停工时，下图4是一个裙板上升超时的报警， 图4 裙板报警设置现场电源开关的反馈，原现场控制箱内有一电源，用于给现场9对阀提供电源24V电源，检修时会判断电源，如果忘记送电，那么整个裙板不失去控制电源，不动作，会提示下降超时。现在电源的下口引一根火线来控制一个220V继电器，继电器的一个点传送给PLC的输入I19.1，并添加到WINCC画面的报警中，如果没有送电，报警中会有提示，而且冷床没有法正常启车，保证生产顺利进行。5、输入辊道烧损的主要原因就是工作环境温度高，而电机的绝缘等级较低，电机轴承也得不到有效润滑而烧损。受螺纹钢热辐射影响，输入辊道支架的温度达200摄氏度，而电机防护等级为IP44，绝缘等级为B级，承受环境温度上限为80摄氏度，电机无法适应现场高温的环境，使用周期短。对输入辊道电机进行改进，电机靠近辊子一端的轴承受热辐射量大，原设计对该部位轴承不能润滑，轴承烧损频繁。现对电机内部结构进行改进，轴承内侧加透盖，形成轴承腔，钻油孔，连接上接头、软管，实现电机轴承的在线加油润滑，电机绝缘等级亦由B级提高到H级，保证了电机的使用寿命。如图5所示，图5 电机改进前后对比图选用双线集中干油润滑系统，通过PLC控制器、换向阀、分配器对冷床输入电机进行定时加油，保证电机的润滑，提高电机使用寿命。3 应用效果通过项目的实施，上卸钢裙板稳定性得到有效提高，电机损坏率大幅度降低，满足了车间产能需要，减少了热停工时以及工人的维修工作量，取得了较好的经济效益。3.1直接效益1、在轧制生产过程中裙板高、中、低位产生的轧废时基本上已经消除，轧废按每月6根计算（每根1.7吨），合格钢材与废钢差价1600元/吨，则年经济效益：（61.7）吨1600元/吨12月=19.584万元2、由上卸钢裙板的控制继电器产生的热停工时，每个月按30分钟（一年为6小时），按每小时生产60根，吨钢利润150元计算，年产生的经济效益为：（6601.7）吨150元/吨=9.18万元3、末支调整后可以有效的提高产品的定尺率，减少通尺材的产生，按每天1吨，年作业率85%，通尺材与定尺材价格差为500元计算，年产生的经济效益为：365500元85%=15.5125万元4、项目实施前，由于输入辊道电机大量损坏，造成大量热停工时。车间生产节奏慢，轧线产能无法有效释放。通过项目实施后，输入辊道损坏率有效降低，生产节奏提高，车间产能得以充分释放。按每月3小时计算，