1.項(xiàng)目簡(jiǎn)介

H型鋼是一種新型高性能的多用途鋼材，廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域。H型鋼在一個(gè)國(guó)家的用鋼量中所占的百分比已成為衡量該國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)達(dá)水平的一個(gè)標(biāo)志。隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的快速發(fā)展，H型鋼的生產(chǎn)具有越來(lái)越重要的意義。

長(zhǎng)治鋼鐵集團(tuán)是實(shí)力雄厚、歷史悠久的大型國(guó)有企業(yè)，此項(xiàng)目工程總投資52612萬(wàn)元，設(shè)計(jì)產(chǎn)量60萬(wàn)噸／年，機(jī)械設(shè)備總重5346噸，電氣總?cè)萘?8000千瓦，核心設(shè)備由德國(guó)西馬克?梅爾公司引進(jìn)。控制及傳動(dòng)采用日本三菱公司產(chǎn)品。整個(gè)生產(chǎn)線應(yīng)用三菱公司20多套QPLC控制，總控制點(diǎn)數(shù)近6000點(diǎn)，另還用多路高速計(jì)數(shù)及定位控制，系統(tǒng)復(fù)雜，要求非常高。易控(INSPEC)和PowerView產(chǎn)品分別應(yīng)用于其加熱爐，初軋，精軋，堆垛打包區(qū)及全線集中監(jiān)控區(qū)。

該H型鋼軋制生產(chǎn)線主要由：一臺(tái)步進(jìn)式加熱爐、一臺(tái)可逆式二輥粗軋機(jī)、三機(jī)架萬(wàn)能式精軋機(jī)組、熱鋸機(jī)組、步進(jìn)冷床、矯直設(shè)備、冷鋸機(jī)組和堆垛設(shè)備組成。

2.系統(tǒng)構(gòu)成

該系統(tǒng)工藝流程如下：

該H型鋼生產(chǎn)線的自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化的分布式多級(jí)計(jì)算機(jī)和控制器構(gòu)成的綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置示意圖

基礎(chǔ)自動(dòng)化層：

控制器選用了三菱Q系列PLC，Q25HCPU通過(guò)MELSCNET/H光纖網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流的運(yùn)算與傳輸，主要完成各區(qū)域邏輯控制，順序控制，分立控制，位置控制，運(yùn)行控制，速度控制，張力控制，材料跟蹤，事故停車和全過(guò)程控制的協(xié)調(diào)控制及接口數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換等。而液壓系統(tǒng)采用的是三菱FX2N系列PLC，通過(guò)CC_link網(wǎng)絡(luò)連接，主要完成數(shù)據(jù)采集和液壓站油壓和油溫等的控制，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了在二級(jí)自動(dòng)化控制系統(tǒng)離線的情況下，一級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)獨(dú)立完成軋制自動(dòng)化控制的功能。

工藝過(guò)程控制自動(dòng)化層：

工藝過(guò)程控制自動(dòng)化層是基礎(chǔ)自動(dòng)化的上一級(jí)自動(dòng)化監(jiān)視、控制和管理的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和軟件系統(tǒng)。該層選用易控(INSPEC)組態(tài)軟件進(jìn)行應(yīng)用開(kāi)發(fā)，控制范圍是：從加熱爐后輥道到H型鋼堆垛區(qū)。主要完成初始數(shù)據(jù)的輸入、物料的追蹤、孔型設(shè)計(jì)、過(guò)程參數(shù)的設(shè)定計(jì)算、數(shù)據(jù)記錄報(bào)表、人機(jī)對(duì)話處理、數(shù)據(jù)通訊、模擬軋鋼、歷史數(shù)據(jù)處理、應(yīng)用系統(tǒng)啟動(dòng)、事件監(jiān)視、生產(chǎn)報(bào)表等任務(wù)。實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)預(yù)期的先進(jìn)性、可靠性、完整性，利于擴(kuò)展和便于維護(hù)等需求，顯著提高了綜合生產(chǎn)自動(dòng)化效率。

3.系統(tǒng)特點(diǎn)

? 設(shè)備眾多：下位連接20套三菱Q25HPLC，用三菱H網(wǎng)連接，CC-LINK連接132臺(tái)變頻器及20套FX2N-PLC，用于全生產(chǎn)線控制。

? 應(yīng)用復(fù)雜：多套PowerView分別用于精軋、初軋、冷床、矯直區(qū)的設(shè)備監(jiān)控，多套易控(INSPEC)設(shè)于主控室，通過(guò)以太網(wǎng)與現(xiàn)場(chǎng)PLC連接，用于設(shè)備運(yùn)行監(jiān)視及與廠級(jí)ERP系統(tǒng)連接，進(jìn)行生產(chǎn)管理。

? 安全度高：冶金行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)、生產(chǎn)工藝復(fù)雜，高溫、高壓、有毒有害、易燃易爆等危險(xiǎn)因素多，安全管理及其重要，對(duì)于每一道工序，每一套設(shè)備，都有嚴(yán)格的性能指標(biāo)和穩(wěn)定度要求。

? 利用易控(INSPEC)的設(shè)備通信網(wǎng)關(guān)功能，方便地實(shí)現(xiàn)了不同PLC間的數(shù)據(jù)直接數(shù)據(jù)交換。

? 系統(tǒng)的過(guò)程數(shù)據(jù)、報(bào)警信息等進(jìn)行歷史存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)分析，并按照要求生成和打印各種生產(chǎn)報(bào)告。

? 關(guān)鍵區(qū)域的硬軟件都按照冗余設(shè)計(jì)，易控(INSPEC)應(yīng)用軟件的的無(wú)誤切換時(shí)間在3秒鐘以內(nèi)，有效地減少數(shù)據(jù)丟失的可能，增加了系統(tǒng)的可靠性。

4.軟件應(yīng)用

根據(jù)H型鋼軋線工藝特點(diǎn)及設(shè)備分布，基本上分為五個(gè)區(qū)，即加熱爐區(qū)、粗軋區(qū)、精軋區(qū)、冷床區(qū)和堆垛矯直區(qū)。各區(qū)域可編程控制器和上位監(jiān)控軟件主要完成本區(qū)域邏輯控制、人機(jī)對(duì)話、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理及物料跟蹤等功能。

（1）加熱爐區(qū)。爐區(qū)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采用MELSCNET/H網(wǎng)、 CC_LINK 網(wǎng)等多種方式進(jìn)行通訊，主控制PLC采用以太網(wǎng)的方式與上位機(jī)易控(INSPEC)系統(tǒng)及軋線其他區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。易控(INSPEC)主要采集鋼坯數(shù)據(jù)，輥道有無(wú)鋼坯信號(hào)，入爐信號(hào)和出鋼信號(hào)等，同時(shí)從粗軋區(qū)獲取要鋼信號(hào)，向傳動(dòng)設(shè)備發(fā)送運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)等。

（2）粗軋區(qū)。粗軋區(qū)的任務(wù)是把出爐的坯料先經(jīng)高壓水除鱗，送至軋機(jī)前，根據(jù)軋制程序表進(jìn)入相應(yīng)的軋槽可逆軋制，并通過(guò)翻鋼裝置將軋件夾緊進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。一般軋制5-7道次 (最多9道次)往復(fù)軋制，最后經(jīng)輥道輸送到精軋區(qū)。通過(guò)易控(INSPEC)組態(tài)軟件軟件實(shí)現(xiàn)的監(jiān)控功能包括：輥道、粗軋機(jī)速度控制、粗軋除鱗水控制、粗軋區(qū)入口/出口側(cè)導(dǎo)板控制、平輥軋機(jī)的壓下控制、粗軋機(jī)速度順序控制、粗軋機(jī)平輥間微張力控制和粗軋區(qū)輔助液壓與潤(rùn)滑控制等。

初軋機(jī)

（3）精軋區(qū)。精軋區(qū)主要是：精軋除鱗控制、精軋液壓AGC控制、精軋機(jī)工作輥和支撐輥換輥控制；機(jī)前、機(jī)后工作輥道的速度控制；機(jī)前、機(jī)后工作輥道的升降電機(jī)位置同步控制和與西馬克TCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊等功能，以及精軋區(qū)液壓站、高壓除磷水站的控制。

(4) 熱鋸、冷床、矯直區(qū)。控制范圍包括：冷床前熱鋸一臺(tái)，除用于切頭、去尾外，主要用于分段和取樣；冷床長(zhǎng)度為86．4m，寬度為17m，最大承載1755N／m2。冷床由固定梁和步進(jìn)梁組成，步進(jìn)梁的水平和垂直行程分別由液壓缸單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，并由PLC控制實(shí)現(xiàn)二者同步運(yùn)動(dòng)。所有的軋件均被送到冷床上的固定位置，由移鋼機(jī)構(gòu)將軋件從步進(jìn)梁上翻出并移至冷床的輸出輥道上。冷床的下床溫度為80℃。該分區(qū)同時(shí)也為熱鋸和矯直機(jī)的液壓站和潤(rùn)滑站進(jìn)行控制。

冷床鋸監(jiān)控

(5) 堆垛打包。在矯直機(jī)后軋件將通過(guò)輸送輥道進(jìn)入編組臺(tái)架，為分段完成堆層。堆層產(chǎn)品將會(huì)通過(guò)一串列冷鋸分段。通過(guò)冷鋸做定尺切割后，進(jìn)入堆垛區(qū)進(jìn)行堆垛打包處理，在該區(qū)域主要通過(guò)三菱的Q系列定位單元QD70P8和FR-V540矢量控制變頻器完成H型鋼的打包和堆垛工作,易控(INSPEC)組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)的監(jiān)視功能包括運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行速度、定位速度、加速時(shí)間、減速時(shí)間、入口小車的位置、料層分離擋板的位置、定位擋板的位置、升降臺(tái)架位置，堆垛臺(tái)架位置，出口小車位置、料層數(shù)、每個(gè)料包的軋件數(shù)、料層數(shù)、軋件的長(zhǎng)度寬度高度等等；實(shí)現(xiàn)的操作功能包括各個(gè)部分電機(jī)的合閘分閘、小車的上升下降、系統(tǒng)的組合情況的選擇、型鋼類型的選擇、電磁鐵的反轉(zhuǎn)、速度的預(yù)設(shè)定、加減速時(shí)間的設(shè)定等等。

堆垛打包

5.結(jié)束語(yǔ)

H型鋼熱連軋生產(chǎn)的特點(diǎn)是連續(xù)性、快速性、實(shí)時(shí)性、控制精度高。要求控制系統(tǒng)具有高速控制、高速通訊能力，以實(shí)現(xiàn)高精度的控制，本設(shè)計(jì)很好地滿足了此要求。系統(tǒng)采用了易控(INSPEC)組態(tài)軟件與三菱公司Q系列的產(chǎn)品，在穩(wěn)定性和成熟性上具有可靠的保證。該項(xiàng)目自2007年底投產(chǎn)以來(lái)運(yùn)行穩(wěn)定、性能可靠，并順利達(dá)產(chǎn)，得到了用戶的高度評(píng)價(jià)，此系統(tǒng)為長(zhǎng)鋼H型鋼廠的順利投產(chǎn)提供堅(jiān)實(shí)保障，H型鋼生產(chǎn)線的投運(yùn)將給長(zhǎng)治鋼廠帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益。