袁盛芝

一、加熱爐工藝簡(jiǎn)介
      
步進(jìn)式加熱爐在熱連軋廠的主要作用是把冷鋼坯送入爐內(nèi)加熱使鋼的溫度達(dá)到軋制所要求的溫度,。整座加熱爐由爐體、上料輥道（A1-A8）（其中A3為板坯稱量輥道，A1為板坯測(cè)長(zhǎng)輥道）,、爐內(nèi)步進(jìn)梁、出料輥道（C1,、C3,、C5、D4,、D5）,、中間輥道（C2、C4,、C5,、C6、D1,、D2）組成,，由它們共同負(fù)責(zé)完成鋼坯入爐、步進(jìn),、出爐的整個(gè)過程,。加熱爐設(shè)備的良好運(yùn)行直接影響到整條軋線的正常運(yùn)作。
      
為了與科技接軌,，為了最大限度地實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化,，在改造中我們采用了西門子S7-400系統(tǒng)來控制加熱爐設(shè)備。
     
以下為加熱爐的兩張照片,。其中圖A中所示為正在將冷坯裝入爐內(nèi)的情形,，圖B中所示為正在將加熱后的鋼坯出爐時(shí)情形：


圖A


圖B

二、生產(chǎn)過程簡(jiǎn)介
      
存放在板坯跨的板坯,，按生產(chǎn)計(jì)劃所編排的順序,，用半門吊放在上料輥道上，然后送到稱重輥道上進(jìn)行板坯的重量和標(biāo)號(hào)的核對(duì),，核對(duì)合格的板坯送往板坯測(cè)長(zhǎng)輥道進(jìn)行板坯長(zhǎng)度測(cè)量,，測(cè)長(zhǎng)后按生產(chǎn)計(jì)劃安排通過爐前裝料輥道分別送到四座加熱爐,，板坯在爐前裝料輥道上按指定的爐前位置完成準(zhǔn)確定位，然后由推鋼機(jī)或裝鋼機(jī)通過滑道或直接抬升前進(jìn)送往爐內(nèi),。將其推入加熱爐內(nèi)的固定梁上,，再由步進(jìn)梁托起板坯，使板坯在爐內(nèi)步進(jìn)式地進(jìn)行加熱,。為使板坯準(zhǔn)確停在固定梁上并使板坯間隙正確,，在爐子入口處設(shè)有激光位置探測(cè)器檢測(cè)板坯的位置。
      
板坯在爐內(nèi)運(yùn)送鋼坯在正常情況下步進(jìn)機(jī)械采用“正循環(huán)”操作,，即板坯向出料端移動(dòng),。板坯在加熱爐的步進(jìn)梁上步進(jìn)式通過各段進(jìn)行加熱，當(dāng)加熱至規(guī)定溫度的板坯在爐子出料端受到激光位置探測(cè)器時(shí),，步進(jìn)機(jī)械在完成當(dāng)前的正循環(huán)后停止,。當(dāng)接到軋機(jī)要鋼信號(hào)后，此時(shí)由板坯托出機(jī)將板坯托放到出料輥道中心線上,，然后運(yùn)送到軋機(jī)前輥道,，進(jìn)行軋制。

三,、控制系統(tǒng)構(gòu)成
      
我們采用的是S7400的416型PLC,具備強(qiáng)大的邏輯及浮點(diǎn)計(jì)算能力,、豐富的尋址方式、完整的與上位機(jī)通訊的協(xié)議,、完善的數(shù)學(xué)函數(shù)功能,，能快速響應(yīng)來自傳感器的信號(hào)，平穩(wěn)實(shí)現(xiàn)鋼坯在爐內(nèi)的運(yùn)輸,，避免了機(jī)械機(jī)構(gòu)造成沖擊的可能性,。并可靠地實(shí)現(xiàn)了加熱爐設(shè)備的手動(dòng)、半自動(dòng),、自動(dòng)操作,。
      
每座加熱爐根據(jù)控制對(duì)象、實(shí)現(xiàn)功能的劃分,、各配置兩套PLC分別用于傳動(dòng)控制,、燃燒控制,。每套PLC均由主機(jī)架部分與遠(yuǎn)程ET200分站組成,。主機(jī)架均配置以太網(wǎng)卡與二級(jí)計(jì)算機(jī)及HMI服務(wù)器進(jìn)行通訊。各傳動(dòng)PLC與公共PLC間有大量的信號(hào)進(jìn)行交換,，為了減少以太網(wǎng)的通訊負(fù)擔(dān),，保證信號(hào)的實(shí)時(shí)性，所以各傳動(dòng)PLC與公共PLC采用MPI網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊,。由于遠(yuǎn)程設(shè)備多,、且有些遠(yuǎn)程設(shè)備在地理位置上比較集中,，采用CPU通過PROFIBUS與遠(yuǎn)程ET200通訊的結(jié)構(gòu)既能保證了系統(tǒng)整體快速響應(yīng)，又能大大降低布線成本,，是一個(gè)性價(jià)比極為合理的方案,。


公共PLC硬件配置圖如圖1

四、PLC與傳動(dòng)之間的連接
      
在PLC與傳動(dòng)之間采用了MPI網(wǎng)絡(luò)連接,，采用全局變量進(jìn)行傳動(dòng)與PLC間的通訊,，全局變量的通訊方式更多依賴于硬件配置，不需單獨(dú)編程,，對(duì)于通訊的變量可直接引用,，并且全局變量的硬件配置的下載可以在線進(jìn)行，PLC不需重啟,。并且網(wǎng)絡(luò)連接省去了原來的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)硬線連接,，降低了電纜的使用量同時(shí)也降低了故障點(diǎn)。

五,、步進(jìn)式加熱爐動(dòng)作的連鎖條件

1,、推鋼機(jī)：推鋼機(jī)處于原始位置；B輥道停止并板坯定位完畢,；步進(jìn)機(jī)械處于下限,；裝料爐門打開；板坯至少有寬度的3/4推到固定梁上,；CMD10,、CMD12; CMD14、CMD16; CMD01,、CMD02必須檢測(cè)有鋼,才能自動(dòng)操作推鋼機(jī).手動(dòng)操作的必要條件是步進(jìn)機(jī)械處于原點(diǎn),此種操作主要用于向空爐 

２,、裝料爐門：裝料爐門正常工作時(shí),兩個(gè)爐門同時(shí)開啟和關(guān)閉；推鋼機(jī)推鋼時(shí),爐門打開到達(dá)上極限時(shí)推鋼機(jī)才能推鋼,；推鋼機(jī)返回到待機(jī)位置后爐門關(guān)閉,；裝料爐門自動(dòng)開啟只有當(dāng)步進(jìn)梁返回到下降后極限即原點(diǎn)后方可進(jìn)行；裝料爐門允許解除上述連鎖后可進(jìn)行手動(dòng)操作,。

3,、步進(jìn)梁：步進(jìn)梁（WB）與激光檢測(cè)器連鎖,板坯前進(jìn)到遮斷LD1、LD2或LD3時(shí), WB在完成當(dāng)前的正循環(huán)后停止等待或做原地踏步或做上升等待,；WB與裝料爐門連鎖,裝料爐門關(guān)閉時(shí)WB才允許動(dòng)作,；WB與推鋼機(jī)連鎖,推鋼機(jī)不在待機(jī)位置WB不能起動(dòng),當(dāng)連續(xù)裝爐時(shí), WB走一個(gè)循環(huán)后推鋼機(jī)的最大行程將入爐的板坯送入后與前一塊板坯間距仍大于50mm時(shí),則WB在下一個(gè)周期不能起動(dòng), WB退回原點(diǎn)或作踏步,若只是出料不裝料時(shí)需解除連鎖,便可動(dòng)作.
      
WB與出料爐門連鎖, WB處于原點(diǎn)時(shí)出料爐門才允許操作；WB與托出機(jī)連鎖,托出機(jī)不在待機(jī)位置WB不能起動(dòng),；爐底升降機(jī)構(gòu)的行程控制: 爐底升降接近上限或下限時(shí)利用升降位置檢測(cè)器發(fā)出信號(hào),使傳動(dòng)電機(jī)至上限或下限時(shí)傳動(dòng)電機(jī)斷電,制動(dòng)器制動(dòng)而停止,；
     
WB爐底水平機(jī)構(gòu)的加減速和行程控制: 爐底水平運(yùn)動(dòng)是由水平液壓缸來完成, 水平運(yùn)動(dòng)的加減速和行程是靠水平位置檢測(cè)器發(fā)出加減速信號(hào),通過液壓比例系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的. 加減速的時(shí)間可通過計(jì)算機(jī)輸入的數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn).步進(jìn)梁的每步前進(jìn)行程均由脈沖發(fā)生器輸給計(jì)算機(jī),以實(shí)現(xiàn)板坯在爐內(nèi)的自動(dòng)跟蹤；


4、出料爐門：出料爐門自動(dòng)開啟條件只有當(dāng)步進(jìn)梁返回到原點(diǎn)后爐門才允許打開,；兩扇爐門正常工作時(shí)是同步動(dòng)作的,，因此必須兩扇爐門位置控制開關(guān)都斷開（或閉合）才能確認(rèn)到位。出鋼機(jī)出鋼時(shí)只有當(dāng)爐門處于半開或全開時(shí),出鋼機(jī)托桿才允許前進(jìn),待出鋼機(jī)完成出鋼任務(wù)返回到待機(jī)位置后爐門關(guān)閉.出料爐門允許解除上述連鎖后可進(jìn)行手動(dòng)操作.

5,、出鋼機(jī)：加熱爐內(nèi)有加熱好的板坯,板坯遮斷激光檢測(cè)器;軋機(jī)要鋼信號(hào),。
出鋼機(jī)與步進(jìn)梁不能同時(shí)動(dòng)作。出料輥道停止,在該輥道上沒有板坯; 出料桿向爐內(nèi)移動(dòng)前確定爐門半開或全開并發(fā)出信號(hào),。WB處于原點(diǎn),雙排料先出軋機(jī)側(cè),再出非軋機(jī)側(cè),。托出機(jī)由3號(hào)操作室操作。

六,、結(jié)論
     
S7-400 PLC控制系統(tǒng)在熱連軋廠加熱爐投入使用以來,，最大的優(yōu)點(diǎn)在于使加熱爐設(shè)備的自動(dòng)化程度達(dá)到了空前的水平，從板坯的上料,、輥道運(yùn)行,、數(shù)據(jù)跟蹤、裝鋼,、出鋼全程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)效果,，避免了人為操作帶來的失誤，提高了設(shè)備的運(yùn)行精度,，減少了人員的操作強(qiáng)度,。在維護(hù)方面則大幅度地減少了設(shè)備的維護(hù)量，提高了設(shè)備的工作性能,，并且參數(shù)的在線修改極度方便,，有利于根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際及時(shí)調(diào)整設(shè)備連鎖保護(hù)以及動(dòng)作時(shí)序。通過實(shí)踐證明,，S7-400 PLC控制系統(tǒng)的使用為步進(jìn)式加熱爐的穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠的保證,。