成品包装台架在棒材生产线上的应用
2018-03-13  来源:网络或本站原创

引言
     
随着棒材轧制线自动控制的不断提高,轧制速度越来越快,工艺要求也越来越高,实现轧制工艺的双线切分轧制后,成品包装成为棒材生产线的一个瓶颈问题。传统的包装台架,效率低下,自动控制程度低,几乎全是人工操作,已经不能适应快节奏的生产需要,因此提高成品包装的速度和改善成品包装的质量,成为整个轧制生产线亟待解决的问题。在实际的生产过程中,常常出现前面的轧线一切正常,却由于包装台架包装节奏慢,造成堆钢和堵钢,最终制约前面所有的工序。
项目依据工艺的需要,结合生产的实际,采用成熟的自动控制技术,实现全自动控制。新的包装系统采用液压传动和机械传动相结合,辊道、链子等控制采用无触点开关柜和变频控制,现场采用接近开关和对射光电等检测元件,实现PLC逻辑控制,在操作台上实现画面监控、交接班记录、历史曲线、包装支数和适时报警等控制功能,同时实现自动称重功能。通过实践应用,采用自动控制技术的新包装台架,实现了自动计数,自动移钢,短尺剔除,钢捆称重,自动夹紧等控制工艺,从而结束了人力包装的时代,适应了快节奏的轧线生产要求。实践应用以来取得了明显的经济效益。
工艺流程
    
在棒材生产线,成品棒材经过冷床区域冷却,再经过冷剪定尺剪切,进入包装台架输入辊道控制区,从而进入包装台架区域。整个包装台架依据工艺划分为三个部分:入口区、中心区和出口区。下面对三个区域的工艺流程加以说明:
2.1
入口区域
主要工艺说明:当钢进入包装台架,从辊道上由移钢台架移到一级和二级移钢链上,如果有短尺钢,当钢移到短尺剔除辊道上时,剔除电磁铁得电吸起标尺钢材,剔除辊道开动将短尺钢移到短尺辊道区域,再经剔除翻钢将其移走。入口区域结束。其中移钢台架的动作原理(如图1:移钢台架动作周期),从原位上升,前进,到前位,再下降到低位,后退到原位;一级链上可以设定把数(一般设计1-4把);在二级链的链轮上设定计数拨轮,用于准确计数,并且二级链具有高位和低位限位。
注释:在工艺控制部分,涉及到控制元件的术语加双引号突出,以利于理解和叙述。下同。
2.2
中心区域
主要工艺说明:钢从入口区的二级链移到三级链,其中三级链液压马达实现加速控制,使叠加的钢材在三级链上散开,确认钢材是否有短尺,同时确认钢材的支数;三级链把钢材移到   

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离臂处,分离臂接近开关感应使分离臂上升,同时分离轮转动,把钢材移到上收集臂上,由对射光电判断上收集臂有钢;到一把的钢支数后,下收集臂上升,上收集臂下降,把钢移到下收集臂上,由对射光电判断下收集臂有钢,下收集臂下降,把钢放到收集辊道上,中心区结束。
2.3
出口区域
主要工艺说明:钢从中心区移到在收集辊道上,收集辊道开动,由撞齐档板把钢撞齐,此时有对射光电判断钢在收集辊道上,依据工艺要求,收集辊道设计有9米和12米档板和立式夹送辊;钢在收集辊道上经过撞齐,移送到打捆辊道,此时有四个液压成型器,夹紧将钢打捆;由对射光电判断打捆结束,打捆档板下降,把钢移送到称重辊道上,延时称重;由对射光电判断称重结束,降下称重档板,把钢移到卸载辊道一段卸载辊道二段,有撞齐档板撞齐,同时对射光电判断卸载辊道有钢;卸载链上升,上升到高位,向前移动钢捆,移动到存储链存储链可以存储3-4捆钢,出口区结束,参见图2:工艺流程图。
控制系统设计
为实现包装台架的自动控制,新的包装工艺控制使用了一台西门子S7-300作为逻辑控制,使用Intouch软件通过工业以太网通讯实现报警、监控和控制,其中还应用了液压传动和变频技术控制辊道鼠笼电机,无触点开关柜控制链条和部分辊道。(附图3:控制框图)
3.1
逻辑控制部分
在逻辑控制部分,入口区、中心去、和出口区,分别实现手动和自动转换,可以任意选择三个区域的手动和自动切换。现场使用的检测元件选用了接近开关和对射光电两种器件,来判断自动步骤的连续性,使自动状态的包装工艺流畅。在关键的钢材计数器设计上,由PLC中实现计数支数的逻辑控制时,在操作台画面上设计有计数到,来实现模拟自动状态和对故障状态时的手动干预;在短尺剔除工艺部分,剔除电磁铁可以在横梁上前后移动,依据钢材不同长度设定对应的定尺,同时设定限位开关,实现自动短尺剔除功能。
3.2
画面控制部分
画面实现了包装工艺的全流程自动/手动设备的运行状态监控显示,可以在不工作空车状态下模拟整个工艺流程,以便于操作人员熟悉工艺流程和交接班时间检测设备运行状态;同时实现画面操作和操作台操作两地控制现场设备,并编制有设备故障维护说明,以利于设备维护排除故障的快速和准确;其中液压控制部分,实现设备监控和液压设备温度、压力、液压塞堵塞、电机投入连锁等显示和报警提示功能。并在画面实现:历史曲线,交接班记录,规格记录,包装支数记录,程序设定,屏幕显示,打印记录,故障检测,故障报警及自动处理等功能。
3.3
液压控制部分
液压控制移钢台架,上下收集臂,二级链升降,三级链,打捆成型器,五个升降档板,卸载链升降等。其中三级链控制,使用液压快速马
 

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达,实现三级链的快速移钢,同时应用了液压比例阀参与调节。液压传动相对于电气传动,节能降耗,使包装台架的工艺控制更加科学合理并降低成本。
3.4
自动称重系统
采用PC机自动称重系统,降低检测误差,提高称重精度,自动检测钢捆的重量,结合支数,实现了企业内部ERP系统的联网,可以实现自动打印报表,统计吨数和成材率,实现全轧线工艺流程跟踪检测的最终数据结果汇总。
3.5
变频器和无触点开关柜
在辊道控制上,使用变频器,减少常规的电器元件的机械损耗,同时减少故障点,集中控制辊道,使自动控制工艺实现免维护状态。无触点开关柜,依据双向可控硅特性,具有全数字直流控制面板,可实现能耗制动,同时可设定正反转延时时间,过载电流,堵转时间等,提高了设备的稳定性。开关柜采用的箱式结构,有利于更换设备,变线上维护为线下检修,变被动维护为定期点检,使设备维护故障率明显下降。
结束语
综合上述,新的成品包装台架结合PLC、画面、液压、无触点控制、变频等技术实现全自动控制,提高了包装台架的工作效率,在以往的轧钢工艺中,由于工艺轧钢节奏的缓慢,包装部分一直是人们忽略的问题,现在快节奏的生产需要,双线切分轧制和提速轧制的实现,要求在轧制线上分秒必争,因此全自动包装台架,在现有成熟的技术支持下,实现了准确流畅的自动控制,在实际的生产和应用中,有着非常重要的经济价值。

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