1 引言
隨著棒材軋制線自動(dòng)控制的不斷提高，軋制速度越來(lái)越快，工藝要求也越來(lái)越高，實(shí)現(xiàn)軋制工藝的雙線切分軋制后，成品包裝成為棒材生產(chǎn)線的一個(gè)瓶頸問(wèn)題。傳統(tǒng)的包裝臺(tái)架，效率低下，自動(dòng)控制程度低，幾乎全是人工操作，已經(jīng)不能適應(yīng)快節(jié)奏的生產(chǎn)需要，因此提高成品包裝的速度和改善成品包裝的質(zhì)量，成為整個(gè)軋制生產(chǎn)線亟待解決的問(wèn)題。在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，常常出現(xiàn)前面的軋線一切正常，卻由于包裝臺(tái)架包裝節(jié)奏慢，造成堆鋼和堵鋼，最終制約前面所有的工序。
項(xiàng)目依據(jù)工藝的需要，結(jié)合生產(chǎn)的實(shí)際，采用成熟的自動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制。新的包裝系統(tǒng)采用液壓傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)相結(jié)合，輥道、鏈子等控制采用無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)柜和變頻控制，現(xiàn)場(chǎng)采用接近開關(guān)和對(duì)射光電等檢測(cè)元件，實(shí)現(xiàn)PLC邏輯控制，在操作臺(tái)上實(shí)現(xiàn)畫面監(jiān)控、交接班記錄、歷史曲線、包裝支數(shù)和適時(shí)報(bào)警等控制功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)稱重功能。通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用，采用自動(dòng)控制技術(shù)的新包裝臺(tái)架，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)計(jì)數(shù)，自動(dòng)移鋼，短尺剔除，鋼捆稱重，自動(dòng)夾緊等控制工藝，從而結(jié)束了人力包裝的時(shí)代，適應(yīng)了快節(jié)奏的軋線生產(chǎn)要求。實(shí)踐應(yīng)用以來(lái)取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
2 工藝流程
在棒材生產(chǎn)線，成品棒材經(jīng)過(guò)冷床區(qū)域冷卻，再經(jīng)過(guò)冷剪定尺剪切，進(jìn)入包裝臺(tái)架輸入輥道控制區(qū)，從而進(jìn)入包裝臺(tái)架區(qū)域。整個(gè)包裝臺(tái)架依據(jù)工藝劃分為三個(gè)部分：入口區(qū)、中心區(qū)和出口區(qū)。下面對(duì)三個(gè)區(qū)域的工藝流程加以說(shuō)明：
2.1入口區(qū)域
主要工藝說(shuō)明：當(dāng)鋼進(jìn)入包裝臺(tái)架，從輥道上由“移鋼臺(tái)架”移到一級(jí)和二級(jí)移鋼鏈上，如果有短尺鋼，當(dāng)鋼移到“短尺剔除輥道”上時(shí)，“剔除電磁鐵”得電吸起標(biāo)尺鋼材，“剔除輥道”開動(dòng)將短尺鋼移到短尺輥道區(qū)域，再經(jīng)“剔除翻鋼”將其移走。入口區(qū)域結(jié)束。其中“移鋼臺(tái)架”的動(dòng)作原理（如圖1：移鋼臺(tái)架動(dòng)作周期），從原位上升，前進(jìn)，到前位，再下降到低位，后退到原位；“一級(jí)鏈”上可以設(shè)定把數(shù)（一般設(shè)計(jì)1-4把）；在“二級(jí)鏈”的鏈輪上設(shè)定計(jì)數(shù)撥輪，用于準(zhǔn)確計(jì)數(shù)，并且“二級(jí)鏈”具有高位和低位限位。
注釋：在工藝控制部分，涉及到控制元件的術(shù)語(yǔ)加雙引號(hào)突出，以利于理解和敘述。下同。
2.2中心區(qū)域
主要工藝說(shuō)明：鋼從入口區(qū)的“二級(jí)鏈”移到“三級(jí)鏈”，其中“三級(jí)鏈”由“液壓馬達(dá)”實(shí)現(xiàn)加速控制，使疊加的鋼材在“三級(jí)鏈”上散開，確認(rèn)鋼材是否有短尺，同時(shí)確認(rèn)鋼材的支數(shù)；“三級(jí)鏈”把鋼材移到“分

離臂”處，“分離臂”接近開關(guān)感應(yīng)使“分離臂”上升，同時(shí)“分離輪”轉(zhuǎn)動(dòng)，把鋼材移到“上收集臂”上，由對(duì)射光電判斷“上收集臂”有鋼；到一把的鋼支數(shù)后，“下收集臂”上升，“上收集臂”下降，把鋼移到“下收集臂”上，由對(duì)射光電判斷“下收集臂”有鋼，“下收集臂”下降，把鋼放到“收集輥道”上，中心區(qū)結(jié)束。
2.3出口區(qū)域
主要工藝說(shuō)明：鋼從中心區(qū)移到在“收集輥道”上，“收集輥道”開動(dòng)，由“撞齊檔板”把鋼撞齊，此時(shí)有對(duì)射光電判斷鋼在“收集輥道”上，依據(jù)工藝要求，“收集輥道”設(shè)計(jì)有9米和12米檔板和立式夾送輥；鋼在“收集輥道”上經(jīng)過(guò)撞齊，移送到“打捆輥道”，此時(shí)有四個(gè)“液壓成型器”，夾緊將鋼打捆；由對(duì)射光電判斷打捆結(jié)束，“打捆檔板”下降，把鋼移送到“稱重輥道”上，延時(shí)稱重；由對(duì)射光電判斷稱重結(jié)束，降下“稱重檔板”，把鋼移到卸“載輥道一段”和“卸載輥道二段”，有“撞齊檔板”撞齊，同時(shí)對(duì)射光電判斷“卸載輥道”有鋼；“卸載鏈”上升，上升到高位，向前移動(dòng)鋼捆，移動(dòng)到“存儲(chǔ)鏈”，“存儲(chǔ)鏈”可以存儲(chǔ)3-4捆鋼，出口區(qū)結(jié)束，參見圖2：工藝流程圖。
3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
為實(shí)現(xiàn)包裝臺(tái)架的自動(dòng)控制，新的包裝工藝控制使用了一臺(tái)西門子S7-300作為邏輯控制，使用Intouch軟件通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)通訊實(shí)現(xiàn)報(bào)警、監(jiān)控和控制，其中還應(yīng)用了液壓傳動(dòng)和變頻技術(shù)控制輥道鼠籠電機(jī)，無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)柜控制鏈條和部分輥道。（附圖3：控制框圖）
3.1邏輯控制部分
在邏輯控制部分，入口區(qū)、中心去、和出口區(qū)，分別實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)轉(zhuǎn)換，可以任意選擇三個(gè)區(qū)域的手動(dòng)和自動(dòng)切換?，F(xiàn)場(chǎng)使用的檢測(cè)元件選用了接近開關(guān)和對(duì)射光電兩種器件，來(lái)判斷自動(dòng)步驟的連續(xù)性，使自動(dòng)狀態(tài)的包裝工藝流暢。在關(guān)鍵的鋼材計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)上，由PLC中實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)支數(shù)的邏輯控制時(shí)，在操作臺(tái)畫面上設(shè)計(jì)有“計(jì)數(shù)到”，來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬自動(dòng)狀態(tài)和對(duì)故障狀態(tài)時(shí)的手動(dòng)干預(yù)；在短尺剔除工藝部分，剔除電磁鐵可以在橫梁上前后移動(dòng)，依據(jù)鋼材不同長(zhǎng)度設(shè)定對(duì)應(yīng)的定尺，同時(shí)設(shè)定限位開關(guān)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)短尺剔除功能。
3.2畫面控制部分
畫面實(shí)現(xiàn)了包裝工藝的全流程自動(dòng)/手動(dòng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控顯示，可以在不工作空車狀態(tài)下模擬整個(gè)工藝流程，以便于操作人員熟悉工藝流程和交接班時(shí)間檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)；同時(shí)實(shí)現(xiàn)畫面操作和操作臺(tái)操作兩地控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，并編制有設(shè)備故障維護(hù)說(shuō)明，以利于設(shè)備維護(hù)排除故障的快速和準(zhǔn)確；其中液壓控制部分，實(shí)現(xiàn)設(shè)備監(jiān)控和液壓設(shè)備溫度、壓力、液壓塞堵塞、電機(jī)投入連鎖等顯示和報(bào)警提示功能。并在畫面實(shí)現(xiàn)：歷史曲線，交接班記錄，規(guī)格記錄，包裝支數(shù)記錄，程序設(shè)定，屏幕顯示，打印記錄，故障檢測(cè)，故障報(bào)警及自動(dòng)處理等功能。
3.3液壓控制部分
液壓控制移鋼臺(tái)架，上下收集臂，二級(jí)鏈升降，三級(jí)鏈，打捆成型器，五個(gè)升降檔板，卸載鏈升降等。其中三級(jí)鏈控制，使用液壓快速馬
　

達(dá)，實(shí)現(xiàn)三級(jí)鏈的快速移鋼，同時(shí)應(yīng)用了液壓比例閥參與調(diào)節(jié)。液壓傳動(dòng)相對(duì)于電氣傳動(dòng)，節(jié)能降耗，使包裝臺(tái)架的工藝控制更加科學(xué)合理并降低成本。
3.4自動(dòng)稱重系統(tǒng)
采用PC機(jī)自動(dòng)稱重系統(tǒng)，降低檢測(cè)誤差，提高稱重精度，自動(dòng)檢測(cè)鋼捆的重量，結(jié)合支數(shù)，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)內(nèi)部ERP系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)打印報(bào)表，統(tǒng)計(jì)噸數(shù)和成材率，實(shí)現(xiàn)全軋線工藝流程跟蹤檢測(cè)的最終數(shù)據(jù)結(jié)果匯總。
3.5變頻器和無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)柜
在輥道控制上，使用變頻器，減少常規(guī)的電器元件的機(jī)械損耗，同時(shí)減少故障點(diǎn)，集中控制輥道，使自動(dòng)控制工藝實(shí)現(xiàn)免維護(hù)狀態(tài)。無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)柜，依據(jù)雙向可控硅特性，具有全數(shù)字直流控制面板，可實(shí)現(xiàn)能耗制動(dòng)，同時(shí)可設(shè)定正反轉(zhuǎn)延時(shí)時(shí)間，過(guò)載電流，堵轉(zhuǎn)時(shí)間等，提高了設(shè)備的穩(wěn)定性。開關(guān)柜采用的箱式結(jié)構(gòu)，有利于更換設(shè)備，變線上維護(hù)為線下檢修，變被動(dòng)維護(hù)為定期點(diǎn)檢，使設(shè)備維護(hù)故障率明顯下降。
4 結(jié)束語(yǔ)
綜合上述，新的成品包裝臺(tái)架結(jié)合PLC、畫面、液壓、無(wú)觸點(diǎn)控制、變頻等技術(shù)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，提高了包裝臺(tái)架的工作效率，在以往的軋鋼工藝中，由于工藝軋鋼節(jié)奏的緩慢，包裝部分一直是人們忽略的問(wèn)題，現(xiàn)在快節(jié)奏的生產(chǎn)需要，雙線切分軋制和提速軋制的實(shí)現(xiàn)，要求在軋制線上分秒必爭(zhēng)，因此全自動(dòng)包裝臺(tái)架，在現(xiàn)有成熟的技術(shù)支持下，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確流暢的自動(dòng)控制，在實(shí)際的生產(chǎn)和應(yīng)用中，有著非常重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。