孙成龙

【摘要】 济钢4300mm加热炉自动控制系统是根据用户的要求和实际情况，并结合在加热炉应用中得的经验。控制系统采用西门子公司可编程控制器，本体部分控制采用仪电合一控制方式，每座加热炉使用一台冗余PLC控制，公用的辅助系统使用PLC系统。PLC分别控制1#、2#加热炉和炉外装出料辊道，完成现场数据的采集、运算和控制输出，实现了物料系统的全面跟踪。

【关键词】 物料跟踪系统 济钢4300mm加热炉 自动控制系统

一、控制系统的构成

1.1控制系统硬件构成

1.1.1硬件配置

济钢新厚板生产线加热炉系统各站之间采用EtherNet网连接，采用TCP/IP协议进行通讯，主站与远程站采用Profibus DP通讯方式，部分电控系统机架采用本地主辅机架总线通讯方式。

加热炉PLC负责控制加热炉本体部分的设备和生产系统的检测、控制，由仪控系统设计，采用冗余PLC，型号414-4H。

仪控系统设计5个远程站，采用Profibus DP通讯方式，远程站使用冗余Profibus DP模块。加热炉电控系统设计了两个本地辅机架，采用总线方式与主站通讯，对加热炉本体的电气设备进行检测、控制；设计了3块PP17操作面板作为加热炉装钢机、装钢炉门、步进梁、出钢炉门、出钢机的集中监控设备；设计了一个远程站和一块PP17操作面板用于液压系统的检测、控制；设计了4台变频器用于装钢机和出钢机的进退控制。

1.1.2软件配置

本系统控制软件采用STEP 7，监控软件采用WinCC，应用软件为Office2003、McAfee，运行平台为WindowsXP操作系统。

1、使用模块包括： （1）应用编码器的计数值采集；（2）模拟量输入和输出，用于采集步进梁位置，装出钢机位置等信号，用于控制步进梁速度和装出钢机速度的给定；（3）数字量输入和输出，采集室内所有开关和接触器辅助点信号的采集，用于控制液压站内所有电磁阀的启停和室内接触器的启动以及指示灯等的输出。

2、通过采用EtherNet网连接，采用TCP/IP协议进行通讯与PLC系统之间实现Profibus的通讯连接。

二、控制内容

对加热炉基本控制要求是：设备运行安全稳定、自动控制可靠、钢坯跟踪数据真实准确。

2.1程序设计思路

1.加热炉一级系统自加热炉二级系统获得PDI数据，包括钢坯ID，长、宽、高，目标道次。通讯方式为二级系统通过OPC方式直接将数据写入公辅系统PLC的DB块内。如果L2系统出现故障无法与L1系统通讯，则操作人员在L1的HMI录入钢坯的PDI数据。加热炉L2传递的数据或L1录入的数据均进入一段数据缓冲区，如果缓冲区有空间，L2的数据自动进入。原料岗位的操作人员根据实际上线的钢坯的信息，在缓冲区内选择正确的钢坯，选中后手动传递给L1的物料跟踪系统，在L1系统建立钢坯的信息。

2.当钢坯有一组辊道完全进入另一组辊道后，钢坯数据由本组辊道对应的DB块传递给下一组辊道对应的DB块，同时删除自身的数据信息。物料跟踪系统根据变频器频率计算的辊道理论速度计算钢坯在辊道上的位置，并根据冷金属检测器检测的信号修正位置，实时更新物料跟踪系统DB块内的钢坯位置。当钢坯定位完毕后，物料跟踪信息正确，延时5秒后钢坯信息自动传递给装钢机。

3.钢坯在加热炉内由步进梁控制运动，钢坯位置根据步进梁的移动计算。钢坯在加热炉内的跟踪见加热炉L1-L2数据交换信息文档。当炉内钢坯前进到出炉端炉内激光检测位置时，到达出钢位置。加热炉内最前一块钢坯信息传递到1#钢坯位置，同时删除传递的信息。

4.出钢机出钢时，出钢机到达加热炉内钢坯位置，上升超过步进梁高度，加热炉超过位置钢坯信息传递给出钢机，但信息不删除。出钢机回到出炉辊道位置，下降超过辊道，出钢机钢坯信息传递给辊道，同时删除出钢机和加热炉内超过位置钢坯信息。

5.辊道钢坯数据与加热炉内钢坯数据通过PLC之间的通讯实现。加热炉每道次最多装26块钢坯，靠近出钢侧位置序号小，靠近装钢侧位置序号大，出钢位置的钢坯序号为1。钢坯在加热炉内的动作过程为：钢坯根据步进梁的动作移动，当步进梁升高超过固定梁高度后，建立进退动作过程，根据进退动作记录行进距离，下降到低于固定梁位置取消进退过程，记录进物料跟踪记录。

2.2报警系统

液压系统、传动系统和监控系统的正常运行是保证整个系统的关键。系统在微机有实际运行时间显示/过滤器堵塞声光报警指示显示每台变频器的实际运行的电流/电压/转矩/故障代码并同步记录，以便工作人员查看处理。

三、结束语

采用PLC系统配置灵活，投资经济，程序可方便快捷的在线进行修改，运行可靠。工控机提供的监视画面实现了可视化的操作画面，便于操作工操作。

参 考 文 献

[1]薛兴昌 马竹梧. 钢铁工业自动化. 第1版，冶金工业出版社， 北京， 2010，1.