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V 系列-3000 PLC在炉卷轧线的应用
席之盛
摘 要: 在自动化控制领域，PLC是一种重要的控制设备。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、体积小、重量轻、功耗低等一系列优点,因此PLC在轧钢工业上的应用越来越广泛。本文介绍了TMEIC-GE公司V系列-3000 PLC控制系统在炉卷热轧板材生产中的应用,着重描述了系统配置及控制功能。
关键词: PLC控制器，轧钢，区域控制
1、 前言
炉卷轧线是将符合材质要求的热板坯经过炉卷轧机轧制成要求的厚度的钢板，再经过 圆盘剪切边和定尺剪把长度剪切成要求的长度，最终生产出客户要求的钢板。
该生产线的PLC控制系统由TMEIC-GE公司提供，其采用的是V系列-3000 PLC控制系统，在此系统实现了炉卷轧机自动厚度控制（AGC）、自动宽度控制（AWC）、切头飞剪控制、层流冷却系统的水流控制、冷床自然冷却、圆盘剪的切边、定尺剪的定尺剪切、堆垛、冷矫直机及公用的液压系统控制。
2、 控制系统组成
炉卷轧线上有共有8个V-3000控制系统机架分别控制着从炉卷轧机到冷矫直机的各个单体设备。各个站之间存在以太网连接和控制网TCNET-100连接。PLC系统的远程I/O系统使用现场总线技术，采用的是美国AB公司的DEVICENET系列产品，DEVICENET的I/O模块上连接有各个数字量、模拟量输入及脉冲输入传感器，数字量、模拟量执行器。控制系统的直接I/O系统连接的是各个远程I/O的接口模板、连接变频器的接口模板及高速I/O信号。
PLC控制系统的上位机是通过GE FANUC 的iFIX制作而成。上位机采用客户机/服务器模式，在中心机房有两台服务器一用一备（ANY1和ANY2）,各个单体设备的操作台上都有一台或以上的客户机监视和控制各台单体设备。
3、 软件编程实现
V系列-3000 PLC的附带编程软件是Vseries Engineering Tool(简称VTOOL)。此软件采用的也是客户机/服务器模式。VTOOL的服务器是ANYDEV，位于中心机房。这一PLC系统支持多种常见的编程语言，包括梯形图、功能块图、顺序功能图。它最大的特点是可以在一段控制程序中使用以上3中编程语言。
在V系列-3000 PLC控制程序中能够实现顺序控制、逻辑控制、PID控制。用户可以在VTOOL的服务器中编写自己的功能块存入它的库中，在使用时可以方便的多次调用。在VTOOL中将整个控制功能分成一个个任务，任务又分成事件任务（EV）、超高速任务(SS)、中断任务（IP）、高速任务（HS）、主要任务（MS）、后台任务（BG）。依据控制任务的种类和要求将相应的控制程序写在各个任务区域。
4、 控制功能
4.1热轧区域
热轧区接收来自加热炉的板坯，将板坯轧制成符合要求的厚度和宽度并把板头板尾切除经过层流冷却送入冷床区域冷却。炉卷轧机区域主要由高压水除磷装置、入口板坯对中装置、入口夹送辊 、炉卷轧机、传输辊道、切头飞剪、层流冷却装置组成。
炉卷轧机又包括伺服液压系统、轧辊驱动电机、换辊系统、卷取炉系统组成
4.2 冷床区域
冷床区域位于热轧区域后方，用来自然冷却热轧的钢板，由入口上钢装置、本体辊盘、出口下钢装置组成。PLC控制程序中对冷床上的每一块钢板的位置及状态进行跟踪，将符合要求的钢板通过出口下钢装置将钢板送出冷床。
4.3 剪切区域
这个区域接受冷床上送出的钢板，将钢板按照要求剪切成规定的宽度和长度。这个区域主要的指标是精度，不能出质量异议，其次是提高作业率，提高产量。
本区包括以下设备：
（１） 圆盘剪前对中装置；
（２） 圆盘剪及废料运输装置；
（３） 横剪对中；
（４） 横剪及激光测长仪；
（ 5）横剪换剪刃小车
操作工首先设定圆盘剪参数使剪切出的钢板宽度达到规定要求，然后使用圆盘剪前对中装置将来自冷床的钢板队中，接下来圆盘剪自动将钢板剪切完毕。
横剪接收圆盘剪切完边的钢板使用横剪前的对中装置将钢板对向辊道北侧，横剪操作工将向前开动辊道使钢板进入横剪，根据测长仪的数据将钢板停放到规定的长度然后激活横剪的剪切顺序控制功能将钢板切断，最后将钢板送入堆垛冷矫区域。
横剪更换剪刃时要使用更换剪刃小车，小车由一台液压马达驱动。PLC控制程序依据各个到位接近开关状态、横剪系统的状态和操作工的操作信号控制更换剪刃小车完成更换剪刃任务。
4.4 堆垛和冷矫区域
该区域将达标的钢板堆成垛入库，板面有瓢曲的钢板进入冷矫直机系统矫直修复板面的瓢曲缺陷再将矫直合格的钢板入库。合格的钢板使用堆垛机垛成一垛方便入库及装车，有瓢曲的钢板单独一垛最后送入冷矫直机修复板面问题。
冷矫直机由4个主缸的液压伺服系统、两台驱动工作辊的750kw东芝变频电机、上五下六共十一根工作辊组成。
5、 应用效果
该系统自2006年在我厂投产以来，运行可靠、稳定、维护量很少。并且有很多实用的维护工具，大大提高了工作效率，保证了轧钢生产。
参考文献 ：
[1] TOSHIBA V SERIES CONTROLLER TRAINING NOTES
[2] V SERIES ENGINEERING TOOL ONLINE MANUAL
[3] 柏逢明。过程检测及仪表技术.国防工业出版社，2010.2.
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