PLC系统在轧钢生产线自动控制中的应用

王超

[摘    要]近年来，世界钢铁工艺在不断的变革升级，在其行业发展过程之中，冷轧生产线、整卷钢板的开卷、剪裁、再卷工作，都会对操作人员带来一定的危险。现阶段轧钢生产线机械操控框架已经向着自动控制的方向转变。对轧钢生产线自动控制中，PLC系统技术应用对生产效率以及工作人员的安全保障进行探讨，并且介绍PLC系统生产机械的理论知识以及具体操作办法，结合监控系统实现对生产线路的监测以及保护工作，对其中阻碍问题进行分析。

[关键词]PLC系统;轧钢生产线;自动控制

[中图分类号]TP273 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2022）01–00–03

[Abstract]In recent years， the world steel process is constantly changing and upgrading. In the process of its industry development， the uncoiling， cutting and rewinding of cold rolling production line and whole coil of steel plate will bring certain risks to operators. At present， the mechanical control framework of steel rolling production line has changed to the direction of automatic control. Aiming at the application of PLC system technology in the automatic control of steel rolling production line， this paper discusses the production efficiency and the safety guarantee of staff， introduces the theoretical knowledge and specific operation methods of PLC system production machinery， realizes the monitoring and protection of production line combined with the monitoring system， and analyzes the obstacles.

[Keywords]PLC system; steel rolling production line; auto-control

鋼铁工艺生产过程中，离不开流水线的操控，轧钢生产线路中，需要将系统的可靠性、稳定性以及经济性都进行充分的考虑，因此需要借助自动化的电气控制技术，实现对轧钢生产设备的操控。轧钢生产设备中包括出钢机、液压升降机、液钢机以及液压提升机等一系列的流程部件。在轧钢生产过程中，任意一台冶金设备都兼具使用功能以及经济性和可靠性功能。出钢机的使用功能是基于电气控制系统实现对大、小车水平运动以及液压提升机垂直运动的科学控制。水平驱动系统主要利用交流变频的方式进行传动，而提升机的垂直运动主要是借助液压缸带动L形钩的办法而开展工作的。虽然出钢机在轧钢生产线之中职能起到一定的辅助作用，但是却对轧钢生产线的生产起到十分重要的影响，如果钢机在生产过程中出现一些问题，那么轧机的生产线会被影响。因此在轧机电气控制系统之中，钢机需要确保能够进行正常的驱动、精准的定位以及稳定的运行。

1 轧钢工艺的生产流程

现阶段，我国的轧钢生产车间中，工业生产中比较常见的原料为热轧带钢，其需要进行酸洗流水生产线，在现代化的生产过程中，热轧带钢表面常常会存在一层较厚的氧化铁皮，该氧化铁皮形成的原因是热轧带钢在车间轧制以及冷却的过程中形成的。为了有效避免此种问题的产生，将热轧带钢放置到酸洗流水生产线之中，可以确保在其冷却之间实现对氧化铁皮的去除工作，这样能够确保实现干净以及新鲜的热轧带钢基体金属表层的外漏。

除此之外，从整个轧钢的生产流水线出发，冷轧流水线的生产安全性以及生产技术工艺要求相对于其他工艺制造的要求更为严格。在其锻制过程中，不仅需要应用上述工艺，而且轧钢生产车间内部全部的技术操作人员都需要做好一系列的检查工作，比如系统检测、参数预设、设备调试、工业设备润滑、设备清洗、设备手动状在和设备系统故障等。只有将这些复杂的核查工作结束以后，才能够在一定程度上保障轧钢的生产安全以及合理运行。其中在轧钢生产流水线之中，还存在着带钢开卷、带钢再卷和喷射乳酸液等一系列的操作步骤，因此在工作人员开展对这些轧钢步骤操作的过程中，常常会面临着光线辐射、机器碾压、灼伤、切割、碰撞、缠绕、冲击等一系列的工业生产伤害，对工人的人身安全造成一定的危害。受到工业生产技术条件的限制，一块板坯经过粗轧机轧制的有效时间一般在30～60s。基于此，需要充分保障出钢机与粗轧机的生产以及制坯效率的协调性，自我国自动化技术发展以来，自动化技术控制系统的使用，在一定程度上提升了我国工业生产的质量以及有效性，减少对人力资源的使用，工作人员的工作负担也得到有效的减轻，保障工作人员的工作活力。

2 PLC系统在轧钢生产线自动控制中的应用

2.1 应用原理

2.1.1 PLC系统框架

现阶段，我国轧钢生产线路将工作重心放在可编制控制程序之中，在此过程中系统框架将开放性集散控制作为工作的核心，集散主要分为操控站台、CPU机架以及系统管道三个部分。从系统配置方面来看，PLC系统主要包含系统软件配置和系统APP两个内容，其中系统软件配置一般是中央服务处理器以及计算处理器，将其详细的划分可以分成系统微型处理器、配置处理器以及计算机语言执行情等内容。从系统APP来看，其主要被分成读写存储器、计算机语言编制器和网络程序编制器等。

2.1.2 系统原理

PLC系统分为生产线路以及非生产线路两部分的内容，也就是说生产线路是系统自动控制，既与内置服务处理、通信操控有关，又和输入端口、内置程序处理以及输出端口有关;而非生产线就意味着系统不再进行运转工作，这时系统工作的内容主要在对内置服务处理器和通信操控阶段的执行。

2.2 应用过程

2.2.1 内置服务处理阶段

PLC系统在使用过程中，需要对CPU的运行情况进行检查，然后对监视定时器进行观察，确保对其进行精准的复位，以此对内置工作的稳定情况进行

保障。

2.2.2 通信操控阶段

PLC系统主要作用在于对系统智能通信、编程器端口输入命令的检查以及核对，除此之外，还包括对更新编程器显示屏内容的及时更新，如果系统处在非生产线路之中，只需要展开对编程器内容的处理和通信的操控工作就可以。

2.2.3 输入端口

输入端口也就是系统输入采样，记录配置服务器安装系统的输入顺序、端子通断的集成输入以及对读取数据的保障，确保能够在第一时间将读取出的数据储存到系统寄存器中，然后将寄存器中的映像区域的储存数据进行反复的刷新。

2.2.4 内置程序处理

PLC系统根据顺序实施对内置程序的检查、处理、集成工作，按照由上至下，由左向右的方式充分检索寄存器中的映像区域，并且遵循逻辑的计算结果，然后将数据重新储存到寄存器之中。如果系统程序需要跳转，那么就需要检查该系统程序是否符合调准条件，若符合就可以允许其跳转到其他系统地址。

2.2.5 输出端口

内置程序处理完成以后，如果符合寄存器中的节点需求，需要把它储存在输出锁存器之中，等到输出刷新阶段结束以后，按照驱动负载进行释放。

2.3 监控系统

2.3.1 监控系统画面的概念

①开发决策，配置组态软件是监控系统的基础，画面软件开发工作是机械工程管理系统软件开发的重要手段。伴随我国计算机技术的快速发展，硬件设备不断更新升级的同时，系统软件也面临着比较高的要求。②配置组态软件，以PLC系统为硬件技术，在系统操控框架中，将组态软件用来对系统程序开发环境的基础，在此开发环境的基础上，可以实现对系统界面、变量以及图像的研究和分析工作。

2.3.2 系统工艺流程

现阶段，PLC系统在轧钢生产线中主要与推拉式酸洗线、罩式退火炉尧平整机、六辊可逆冷轧组有关，PLC系统的装备主要是全液压下、机组全数字直流电。

电气设备的检测以及控制是由以下几部分的内容构成：①大包回转台的旋转、包臂升降、大包水口开闭，中间包车行走、对中、升降、结晶器振动、帧频调节，拉矫机转动、拉矫辊压下，引锭杆上行、回收跟踪、脱坯以及存放。②铸坯定尺切割、切割前后辊道、输送辊道、翻钢机以及铸坯分离机也包含在PLC的系统之中。③步进冷床控制、液压系统、油气润滑系统、干油润滑系统检测以及其控制工作，也需要借助PLC系统完成。在电气检测设备的过程中，主生产线的全部传动设备都利用了变频器驱动，连铸机从钢包回转台一直到横向移钢车等其他一系列的机械设备传送过程中都应用了变频器进行驱动，所用总数量大约在100台以上。其中变频器的功率为0.750 5 kW，所有的变频器经过内置的通信接口丝线与Remote I/O网络的连接，并且实现了与9个Remote I/O接口模块构建的9个Remote I/O网络的直接悬挂，并且组成了以Remote I/O网络为接口的传动系统。充分分析了Remote I/O网络的连接距离以及系统对实时性要求的需要，可以使用115.2 kbit/s的通信速率。

Remote I/O网络是在扫描器的方式下进行工作的，PLC处理器根据Remote I/O网络的接口模块以及远程Flex I/O适配器建立了串行的通信连接。Remote I/O网络中的网络设备可以直接根据变频器的通信接口进一步获得较为直接的数字化的通信连接。PLC系统根据组态的I/O标签，借助通信接口实现输入以及输出数据链的有效连接。针对PLC来说，变频器都被当做是一个具备I/O模块的远程框架，只需要对这些模块进行读写，就可以让与其相连的变频器设备接受命令，从而实现对设备运行状态的控制。除此之外，还可以利用从变频器中读取的数据信息，实现对设备运行状态的监控，然后将数据在第一时间传送到PLC之中。操作人员就可以通过画面观看到主控室操作站显示器中的数据信息，这样获取的数据更加及时并且获得的数据内容也更加详细，确保操作人员能够直观地对设备进行操作。一旦在变频器出现故障而产生报警时，可以借助对变频器的复位，来减少处理不够及时出现的事故问题。连铸机的电气系统能够对传动设备进行远程网络的实时控制，在一定程度上实现PLC系统对变频器驱动的网络化数字式控制，使用一条通信电缆代替较為复杂的硬接线，对比以往对模拟量以及开关量的控制来说，在很大限度上使PLC系统的实时性、精确性以及可靠性得到提升，然后在一定程度上节约安装、调试以及维护的成本。

根据操作台或者PLC的信号实现对变频器频率的控制，能够利用变频器频率变化对电动机的转速、液压提升机液压缸流量进行全方位的深度控制，然后实现对大、小车的走行速度以及液压提升速度的高低进行科学合理的控制。利用变频调速装置实现对电动机的速度控制，这样能够将大、小车的水平速度调节在1.5～315 mm/s。变频调速自动系统利用有位置闭环控制功能的配置对交流异步电动机进行科学合理的控制，这样可以确保出钢机的L形钩可以实现一次性的精准定位。从可靠性的角度上来看，在其工作过程之中，可以借助一台变频器实现对一台电动机的控制，这样才能够在一定程度上保障变频器的正常运行。每台变频器的电动机轴上都会配备有脉冲编码器，这种编码器也被叫做光码盘。根据光码盘的位置反馈，最终形成了位置闭环控制系统。

以PLC框架下轧钢棒材生产线控制系统模块的分析为例，从总体的角度上出发，充分发挥PLC技术在数据分析以及运用方面的优点，在一定程度上对现阶段轧钢棒材生产线控制系统进行了合理的优化以及升级，极大限度地满足轧钢棒材的生产需求，提升了钢材的生产效率。在轧钢棒材生产线控制系统设计以及优化升级的过程之中，可以借助PLC的技术优势，实现其生产环节以及控制系统的研究，确保其工作的可控性以及准确性。从具体的方向上来看，PLC是轧钢棒材生产线控制系统的核心组成内容，既能够为控制系统提供模糊算法，又能够在一定的时间内，精准获得轧钢棒材生产线的数据信息，并且实现数据与参数的精准对比和分析，以此得到其差值。获取差值的同时，可以借助有关的指令信息，从而实现对整个轧钢棒材生产线的合理控制，提升控制的精准程度。在PLC控制模块的设计环节中，需要根据实用型以及科学性的原则，合理对PLC的相关技术进行考察，充分发挥PLC技术的优势。

3 PLC系统操控阻碍

在轧钢生产线路中，其生产环境存在一定的问题，电磁波干扰使得程序输入故障、部件失控以及程序输出故障的问题时有发生，在一定程度上导致系统的稳定性能受到影响，因此在一定程度上需要对PLC系统的可靠性进行一定的提升。①用PLC系统对数据线路网络、列控以及CTC等进行科学的控制和监测;②对零部件等内容进行合理的检查，主要是电脑的硬盘、鼠标、键盘以及连接部件等内容都需要进行合理的检查;③还需要对系统储存硬盘的空间进行系统化的检查以及清理工作。

4 结束语

轧钢生产工作的内容比较复杂，并且被多种条件所影响，在其生产过程之中，开卷流程、再开卷流程以及钢铁浇筑等内容，都会对钢铁质量产生十分重要的影响。不仅如此，由于缺乏相关的管理规定以及工作人员操作水平和专业技术的不足，部件的落后，轧钢车间的生产线路发展受到限制。现代科学技术高速发展的背景下，PLC自动化控制系统的融合使钢铁产业获得快速的发展，工业生产效率获得不断的提升。PLC系统在轧钢工艺生产中的应用，在保障操作人员人身安全的同时，使轧钢流程更加有效率，推动轧钢工业的生产发展。在其發展过程中，炼钢工艺面临着许多的困难，其中连铸坯的质量受到浇铸条件以及过程状态的影响，在其过程中不仅使用现代化的科学技术工艺，还使用现代化的设备以及生产技术。生产工艺具有一定的特点，炉次交接、设备故障以及操作不稳定的问题时有发生，在此过程中，生产过程产生一定的波动以及异常，在一定程度上影响铸坯的质量。PLC系统在轧钢生产线自动控制的应用，在一定程度上能够保障生产的效率，使其获得高效的发展。

参考文献

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