特厚板50MN压平机自动化控制系统

济钢特厚板50MN压平机自动化控制系统

摘要：济钢特厚板50MN压平机自动化控制系统，主要由计算机监控系统和PLC控制系统组成,PLC控制系统包含液压站系统、辅助系统、压头系统等组成。自2012年2月投入应用后，控制系统运行状况良好，数据采集与传输稳定，操作界面友好实用。

关键词：特厚板压平机；自动化控制；矫平力；格雷码

Automation Control System of Jinan steel Super-Thick Plate

50MN flatting mill

SUN Xiu-juan，FAN Lai-liang

( Shandong Metallurgical Research Institute, 250014)

Abstract: The Automation Control System of Jinan Iron and Steel Group ultra heavy Plate 50MN flatting mill，mainly Consisted of computer monitoring system and PLC control System which including Hydraulic Pressure Station system、auxiliary system、Pressing Header system ,and so on .The system run stably and reliably with friendly operation interface since production in Feb ,2012。

Keywords: ultra heavy plate flatting mill; Automation Control; flattening force Gray code

1前言

钢板在轧制过程中，由于塑性变形、冷却不均等原因产生挠曲、波浪等质量问题，普通的矫直设备无法对其有效而准确的进行矫正，因此济钢特厚板采用50MN压头可移动的框架式结构、油压型压平机进行矫正。

济钢特厚板50MN压平机自动化控制系统由中控室监控系统和PLC控制系统组成。计算机操作系统采用Windows XP系统，自动化系统编程软件采用西门子公司的Step7 ，监控软件采用Wincc6.2。

2系统工艺

压平机系统主要由液压站、托辊、推头、横移小车等装置组成。济钢特厚板50MN压平机主要针对板厚20-300mm,板宽1500-3000mm的钢板进行矫正。

压平机工艺流程如图1示：

图1 工艺流程图

操作员利用电磁吸盘把需要压平的钢板放置在机前平台上，推头和拖辊系统推动钢板纵向进退。压头上方配置横移小车，带动压头沿板宽方向移动，保证钢板上任何变形部位都可以正对压头进行矫正，同时避免了压头加压状态下产生偏载现象。

钢板压平利用过矫正原理，在钢板弯曲处放置垫板，垫板放置如图2所示：

图2 垫板图

弯曲部位向下弯，两端翘，需在上面弯曲最大对称点放置两块垫板，在工作台上(钢板

弯曲最低点)放置一块钢板。压头加压，钢板朝反方向略微弯曲，压力释放后，钢板恢复成水平。反之，钢板上面放置一块垫板，工作台放置两块垫板。

3自动化系统

济钢特厚板50MN压平机自动化控制系统，主要由计算机监控系统和PLC控制系统组成。

3.1PLC 控制系统

PLC控制系统采用西门子S7-300 PLC模块，PLC与上位计算机通过以太网模块CP343通讯，进行数据交换；分布式现场设备通过PROFIBUS DP与PLC通讯，现场仪表信号通过屏蔽电缆采集。

压平机自动化控制系统结构如图2所示：

图2 PLC控制系统

电气控制方式为现场手动操作、操作台手动、操作台点动、远程手动几种，均通过PLC 编程控制实现功能。操作台及现场操作箱和液压站配有报警器，PLC通过驱动蜂鸣器提示操作人员注意现场油位、油温、压力以及设备运行等异常状态。

液压站系统为整个压平机工作回路提供工作压力。主要控制设备有循环泵、加热器、工作泵、辅助泵及其溢流阀。主工作泵为压头工作回路提供压力，辅助泵为托辊、推头等辅助设施提供工作压力。通过HMI监控画面控制设备启停，泵与阀连锁控制，同时受温度、液位等信号状态连锁控制。

压头矫平力计算公式如下：

P = (b/t) * h2 Δs

式中：b ——压头宽度(mm)

t ——支点距离(mm)

h ——板厚(mm)

Δs——钢板屈服强度(kN／mm2)

压头压下的压力由系统的比例压力阀控制。本控制系统设计过程中，对厚板厂钢板参数进行了综合统计，按照最大比例原则，根据上述压力计算公式确定4档压力（15MN、25MN、30MN、48MN），该参数为PLC初始化数据保存在DB块中。HMI画面显示4级压力数据，操作过程中，操作员可以根据现场情况，对压力参数进行调整，调整后的数据写入DB块中作为实际数据保存。

PLC通过远程站采集现场主缸控制阀压力传感器发出的（0-10V电压）压力信号，自动与DB块中的数据进行比较，通过PID模块自动输出4-20mA电流信号控制比例阀开度，保证压力稳定。

推头和横移小车的速度、运行方向通过比例阀开度状态控制，当比例阀位于中间位置（输出给定12mA）时，推头处于停止状态，相对运行开度定义如下：

PLC输出给定电流4mA和20mA时，推头的速度分别为后退最大速度和前进最大速度状态。

推头与托辊干涉等重要位置检测元件为无触点式接近开关，控制系统根据信号状态自动控制设备的运行，从而保证生产安全性。

压头控制为半自动控制方式。PLC接收检测压头位置的磁致伸缩位移传感器发送的13位格雷码数据，并将其转换为二进制BCD码格式，得到压头的运行位置点。加压操作时，操作员按下操作箱“加压”按钮，PLC位移控制模块根据设定的“上限点”、“减速点”、“加压点”、“回程点”位置，控制压头的工作状态，完成对钢板的加压矫正。

压平机控制工艺参数如表1示：

表1 50MN压平机工艺参数

3.2监控系统

压平机监控系统有主画面、操作箱画面、电气连锁关系画面、历史趋势画面等。主画面显示现场压力传感器和压头位移信号和设备的运行状态，故障信号闪烁报警。每个可控制的设备都有其相应的可弹出操作子画面，操作员通过子画面发出控制指令，或者进行参数设定。

电气连锁关系监控画面，详细直观的显示了PLC程序中设备连锁控制点的状态，操作员或者设备检修人员通过连锁监控画面，能迅速直接的确定设备故障点，有效的保证了工作的效率。

历史趋势画面记录了压力和温度数据的历史状态。

监控主画面如图1示：

图1监控画面

监控主画面直观简洁的展示了压平机系统，操作简单，功能完善，数据通讯速度快。3.3过程控制

液压站主油箱和充油箱加热器、电磁水阀根据油箱温度PLC控制系统进行自动控制。油箱温度<=21度，启动加热器，油箱温度>=46度，加热器停止。主油箱温度>=40度电磁水阀得电，主油箱温度<=30度, 电磁水阀失电。

4结语

济钢特厚板50MN压平机自动化控制系统，采用液压站持续供压控制模式，有效的降低了压平机矫正加压过程中的压力冲击；控制数据设计精确合理，可以满足95%的生产工艺要求，该系统自2012年2月投入运行后，运行状况良好，操作界面清晰、简洁，检修方便，满足生产控制要求。