時玉玲

摘要：帶鋼爐區(qū)輥道變頻改造及控制系統(tǒng)優(yōu)化主要針對加熱爐區(qū)域所存在的問題，淘汰落后，充分開發(fā)裝置功能，完善控制方式，降低維護成本，使?fàn)t區(qū)設(shè)備更加節(jié)能運行，同時提高出鋼速度，使加熱爐更加可靠穩(wěn)定的工作。

關(guān)鍵詞：全數(shù)字變頻裝置

1.項目提出的依據(jù)和目的

加熱爐出料端有爐門、出鋼機（抬起和行走）以及輥道等主要設(shè)備，在生產(chǎn)中為避免爐門和挑料桿撞擊，爐門和出鋼機設(shè)有位置連鎖，由于檢測位置的局限，爐門升到上限，出鋼機開始行走，出鋼機到達后限，爐門才可以下降，在此過程中，爐門和出鋼機只能有一個動作，同時出鋼機抬起運行距離短，啟動停止過程占據(jù)了運行的大部分時間，出鋼機抬起速度慢，這都延長了爐門敞開的時間，造成了煤氣的浪費，降低了出鋼速度。

加熱區(qū)出料端有輥道電機30余臺，原來是由電子開關(guān)柜經(jīng)過接觸器帶電機工頻運行。電機啟動過程中對電網(wǎng)和負(fù)載的沖擊較大，容易產(chǎn)生操作過電壓而損傷電機絕緣，同時由于啟動過程頻繁，啟動電流大，保護措施較少，對電機的損害較大，影響了電機的壽命。工頻運行速度無法調(diào)節(jié)，速度太快，使得鋼對軋輥產(chǎn)生很大的沖擊，并且浪費電能。

帶鋼加熱爐步進梁PLC原控制系統(tǒng)，過程監(jiān)控與實時數(shù)據(jù)顯示功能都是基于WINCC程序框架結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的，而在線使用的全部控制功能都是在Windows98系統(tǒng)下的設(shè)計，隨著近幾年來計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，98操作系統(tǒng)已經(jīng)被逐步淘汰，該系統(tǒng)與新軟件、硬件的不兼容，一致制約著設(shè)備的更新?lián)Q代，同時隨著西門子WINCC系統(tǒng)版本的不斷升級，原先使用的V5.2版本與現(xiàn)在新的V6.0版本在WindowsXP系統(tǒng)下普遍存在著穩(wěn)定性、兼容性、速度性等方面的問題。并且原來WINCC系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信采用的是MPI通訊模式，其傳輸距離以及多臺上位機的使用都存在一定的局限，新的基于XP系統(tǒng)下的WINCC監(jiān)控系統(tǒng)的升級與改造，無論從計算機的備件采購還是軟件的使用較原系統(tǒng)具有技術(shù)優(yōu)勢和價格優(yōu)勢，需要進行設(shè)備更新。

出鋼機抬起、行走原采用擋片式限位開關(guān)，其靈活性差，由于其位置溫度高、氧化鐵皮多，環(huán)境惡劣，極易出現(xiàn)故障。而且調(diào)節(jié)難度大、靈活性差，配合限位使用的減速機減速比太大，調(diào)節(jié)擋片位置的時候，行走運行的距離不好把握，造成調(diào)整的時間較長，一旦出現(xiàn)故障或者調(diào)整不當(dāng)，就造成出鋼困難，經(jīng)常延誤生產(chǎn)。

出料端輥道電機數(shù)量多，傳送距離長，跨過了RE0、R0兩架軋機，運行中保持一個速度運行，一旦輥道后軋機咬鋼，傳送輥道就基本不起作用，造成了電能的浪費。

2.主要技術(shù)簡介

2.1出料端輥道變頻的改造

采用丹佛斯變頻器，安裝控制柜，設(shè)計工、變頻兩條回路，之間能夠相互切換，日常工作采用變頻運行，有故障短時無法恢復(fù)的改由工頻控制。

設(shè)置啟動和停止的時間，保證正反向切換能夠在1秒鐘內(nèi)完成，確保工藝通道不通暢時，操作的實時性。降低部分輥道電機的工作頻率，減少鋼對軋輥的沖擊。

此次改造為今年的大修項目，但項目組充分利用空閑時間安裝柜體，在定修時間敷設(shè)電纜，使用備件電機進行實驗，并于6月8號檢修時，一次性完成現(xiàn)場的接線和調(diào)試。

設(shè)計一臺變頻器控制4臺輥道電機，兩臺變頻器控制的輥道電機相互間隔，保證一組輥道電機故障時，鋼能夠平穩(wěn)傳送，變頻器運行保護參數(shù)設(shè)置充分滿足4臺電機的運行，而又要兼顧到對每臺電機的保護。

2.2限位的改造

考慮到定位的精確度，采取兩個LQ8-2K-F型接近開關(guān)分別檢測出鋼機上下或者前后限位信號，制作安轉(zhuǎn)支架，在原限位開關(guān)支撐軸上焊接擋片，將接近開關(guān)安裝于支架上。以行走為例，調(diào)節(jié)兩個接近開關(guān)的位置，使行走在前限的時候擋片在前限接近開關(guān)處，行走在后限的時候擋片在后限接近開關(guān)處。這樣的設(shè)計完全滿足實用要求。同時保留原有的限位開關(guān)，通過一個三相開關(guān)控制是否使用新的限位系統(tǒng)，兩者互為備用。

另外，在前后限位基礎(chǔ)上，通過接近開關(guān)加入一個超后限位。避免出鋼機行走在后退過程中沖出后限位造成重大設(shè)備損失。

2.3 降煤耗、提速度，帶鋼加熱爐出料端控制優(yōu)化

通過控制程序設(shè)定爐門上升1.5秒后，出鋼機行走可以前進，此信號保持4秒鐘，其與爐門上限位信號并聯(lián)，這樣形成新的位置點（如圖1），爐門上升時只要下端即將離開抬起的水平位置，出鋼機行走即可以前進。此時爐門還未到達上限，爐門還在上升，挑料桿也不會撞倒?fàn)t門。程序設(shè)計一旦爐門起不到上限，行走運行4秒以后自動停止，避免碰撞爐門。

2.4 監(jiān)控系統(tǒng)的升級

在原有的S7-300 PLC硬件上配置CP-343以太網(wǎng)網(wǎng)卡，同時升級計算機操作系統(tǒng)為WINDOWSXP系統(tǒng)，采用以太網(wǎng)通訊方式實現(xiàn)計算機與PLC系統(tǒng)的通信，3#臺微機安裝SQL SERVER 2005、STMATIC STEP V5.4 、WINCC6.0等應(yīng)用軟件，在新的計算機操作系統(tǒng)以及新的WINCC6.0中編制監(jiān)控程序，在WINCC6.0中組態(tài)TCP/IP變量，重新制作監(jiān)控畫面，連接TCP/IP變量，通過以太網(wǎng)實現(xiàn)對加熱爐步進梁系統(tǒng)的控制過程監(jiān)控和實時數(shù)據(jù)顯示。

3.技術(shù)創(chuàng)新點

此次改造，實現(xiàn)了一臺變頻裝置對多臺電機運行的良好控制，通過對啟動電流、運行速度的控制達到了節(jié)約電能的目的。通過簡單的元器件實現(xiàn)了出鋼機的位置控制，優(yōu)化了程序，減少了爐門開啟的時間，從而提高了出鋼速度，并且節(jié)約了煤氣消耗。

4.實施效果

改造后設(shè)備安排更加合理，可靠性提高，免維護。提高了系統(tǒng)的作業(yè)效率，減少運行成本。 電機可以實現(xiàn)軟啟動，峰值電流和峰值時間大為減少，可消除對電網(wǎng)和負(fù)載的沖擊，延長了電動機的使用壽命。同時有效的控制了電機故障的發(fā)生，減小了維護工作量。

全數(shù)字變頻裝置有良好的保護監(jiān)控功能，且具有故障存儲記憶，自適應(yīng)參數(shù)優(yōu)化等多種功能，有利于故障的判斷。

改造完成后限位調(diào)節(jié)直觀、靈活，調(diào)節(jié)過程可以在3分鐘之內(nèi)完成，減少了平時調(diào)節(jié)限位的時間和職工的勞動量，而且對出鋼機的運行提供了安全保障。

項目實施后，每一個出鋼周期縮短了10秒鐘左右，爐門敞開的時間縮短了9秒鐘左右，對于爐溫的保持，以及節(jié)約煤氣，控制煤氣消耗效果顯著。同時出鋼速度也可以得到提高，對于生產(chǎn)尤其是寬厚規(guī)格生產(chǎn)及其有利。