棒材机组物料跟踪控制系统的研制与开发

　　安阳钢铁集团公司第一轧钢厂φ300mm棒材机组是一条年产70万t的半连轧生产线，生产规格为φ20～φ28mm的圆钢和螺纹钢。轧件从加热 炉的装钢到出炉、轧制、剪切、冷床、头部筛选、打包等各工序，采用自动化物料跟踪控制。各点控制设备分别是：装钢、出炉安装一套微机和红外线测温仪。连轧 区安装一套1#切头、事故碎断飞剪;在预精轧前安装了一套活套装置;冷床前设有2#倍尺飞剪，通过PLC模拟运算，实现倍尺分段;精整区安装头部筛选和下 卸钢控制PLC等。整套物料控制系统是以连轧主PLC为核心，通过以太网通信方式构建的，信息传递方式见图1。

　　一、物料跟踪信息传递原理

　　1. 加热炉装钢、出炉检测系统系统采用一台微机和红外线检测仪进行控制。坯料入炉前根据炉号、支数、重量输入微机，出炉时由红外线热金属检测仪对出炉钢的支数 进行统计，并与输入的支数校对，检测出的各种参数信息，通过以太网传输到连轧PLC中进行数据处理。检测采样原理见图2。

　　2. 1#飞剪控制系统

        1#飞剪系统采用GE90-30作为控制核心，硬件由热金属检测仪、GE90-30PLC、电机和各保护信号检测装置组成。钢料经500轧机和1#飞剪剪 前轧机轧制后，被热金属检测仪检测到，信号传送到PLC输入模块中，进行数据处理，并将数据传送到主PLC中，以待后期使用。

　　3. 连轧主PLC控制系统

　　采用GE90-70控制系统，应用实时通信网络，通过以太网采集各监测点的数据信息，内部进行运算，结果送到各站所，进行物料控制。主PLC还 将各可编程控制器及人机接口计算机联结在一起。人机接口计算机系统以画面形式向操作人员提供系统工作状态显示，并能输入及修改控制数据。作为下属设备控制 级，由全数字控制的直流可控硅调速系统及各类检测传感元件组成，根据上级设定系统所发出的各种指令，准确地驱动机械设备动作。

       4. 2#飞剪控制系统

       控制系统分别控制2#飞剪、上卸钢、冷床PLC等。设备包括PLC控制柜一套、HMI触摸屏一块、飞剪操作台一套。2#飞剪与主轧线配合使用，通过PLC 控制，飞剪变频电机的启停和剪切动作是通过数字量模块发出，运行频率是通过模拟量模块，输出的0～10V模拟量电压，输入到变频器模拟信号输入端，实现变 频器对电机的调速。变频器运行后，变频器输出0～10V模拟量信号，反送到PLC模拟量输入端，实际运行频率与给定频率比较，有偏差时PLC系统自动修 正，使飞剪剪切速度与轧件线速度相匹配。一般剪切速度控制在轧件速度的1.05倍。上卸钢动作是通过飞剪剪切后的信号控制的，但最后一刀后的一段钢是由于 飞剪前1#热金属检测器(以下称“1#热检”) 的无钢信号控制。冷床是上卸动作后的延时。从成品轧机出来后，轧件运行线速度为vzj。轧件首端先经过1#热检，此时假设PLC时间寄存器的时间为t0。 1#热检检测到有钢后，输出信号送到PLC，PLC时间寄存器开始计时，当轧件头部到达2#热金属检测器 (以下称“2#热检”)，假设PLC时间寄存器的时间为t1。PLC将1#热检到2#热检所通过的时间△t (△t=t1- t0) 储存到寄存器R1内，通过与1#热检到2#热检之间长度L0，计算轧件线速度vzj=L0/△t。把轧件线速度vzj送到另一处寄存器R2内备用。测量出 1#热检到飞剪剪刃闭合处之间的距离La，飞剪剪刃定位处与剪刃闭合处的折算距离Ld。通过人机接口触摸屏输入到PLC内，以备提取时使用。当PLC接收 到1#热检信号后，轧件运行 t1时 间 后 ，飞剪剪切第一刀倍尺长度 ， 时 间 t1=(L倍尺长度+L附加长度+La-Ld) /vzj。第一刀剪切后飞剪剪刃进行定位，计时器内清除t1时间，开始计算剪切第二刀的定时时间t2，到t2时间时切第二刀，以此类推完成后几刀的剪切。 时间：t2- n=(L倍尺长度+L附加长度-Ld) /vzj。