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摘要：本文主要介绍了PLC在宣钢棒材生产线工艺自动控制系统的应用，并针对在使用过程中存在的问题进行改造，重点对上料区技术系统、冷床区和收集区小车系统进行优化，从而保障了PLC的稳定性和可靠性。新项目的实施不仅节省人力物力成本，降低了工人劳动强度，还提高了产量和产品质量，有效降低了设备故障率。
关键词：PLC；自动控制；抗干扰
宣钢精品棒材生产线于2012投入运行，基础自动化控制系统由西门子公司S7 400系列PLC和人机接口监控系统（HMI）组成。PLC系统完成工艺控制以及部分的数据采集，而HMI系统完成对数据设定、监视与历史数据归档。PLC采用S7400系列，由PLC1（加热炉区）PLC2（轧机区）PLC3（冷床区）PLC4（收集区）系统组成。
1 生产线PLC控制工艺流程
由炼钢厂提供冷坯、热坯，当正常热送热装时，炼钢车间提供连铸坯由辊道成排运动到车间的原料跨，经横移分钢装置分钢后单根送至入炉辊道上。入炉辊道将钢坯向加热炉方向运输，经设在辊道中的坯料秤称重，自动显示记录没跟坯料中重量。坯料在装炉辊道运输过程中有自动测长装置对坯料进行测长使坯料进入加热炉后能准确对中。对于不合格坯料有剔除装置剔出，合格的钢坯经炉前辊道输送出炉，经过高压水进行除鳞后进入粗轧机架，经过1#剪切头、尾后送往中轧机组，出中轧机组的轧件通过辊道进入2#飞剪切头尾进入精轧机组，经过3#倍尺飞剪剪切成倍尺并输送至冷床。
2 棒材生产线在PLC运行中的缺陷
2.1 打包机扭结差
原设计打包机打包完成后，扭结头直着在辊道上行走，容易对引板发生挂蹭，导致打包线位置跑位，且对于挂环的集港材挂环产生影响，导致平移链经常被挂坏。且产品美观度较差。
2.2 冷床区和收集区小车控制系统缺陷
宣钢棒材生产线的冷床区的输出运料小车以及收集区的移钢台架小车的位置控制主要依靠编码器控制，但在现场强电磁干扰的影响下，编码器无法正常工作，频频报故障，制约正常生产。另外由于冷床区的小车是分为三段独立的小车在同步性上很难保证，这样经常导致倍尺棒层出现“S”弯。既影响产品质量又增加了收集难度。为了保证生产高效的进行，同时减轻工人的劳动量，小车控制系统的改造十分必要。
2.3 收集速度慢
冷床是棒材生产线收集设备，收集裙板分为高中低三个位置，当倍尺螺纹钢到达分钢点，裙板开始动作：低位接钢、中位减速、高位抛钢，冷床动作一次，完成接钢动作，整个过程对生产节奏有着重要的影响。随着“头顶尾”过钢的投入，生产节奏加快，第二根倍尺从裙板抛下时，冷床来得及动作，导致螺纹钢顶撞动齿条形成乱钢现象。
2.4 出炉辊道改造
出炉辊道不能连续出钢每只钢之间必须拉开一定的出钢距离。这样才能保障不会发生追尾，但是出钢节奏较低，且由于出炉辊道经常性的高速和低速切换，高低速之间的辊道磨损较严重，经常性出现断轴和烧电机现象。为了加快出钢节奏，保障出炉辊道的稳定运行，需将出炉辊道改为头顶尾连续过钢。
3 解决方案
3.1 打包机后增加打包头压倒装置
在每个区域的2号打包机后需增加一个压倒装置，将直着的打包头压倒，这样既美观，又不影响挂环，且對辊道不会产生挂蹭现象。改压倒装置需要一支气缸推动，气缸由电磁阀控制。在改装置前增加检测光栅，当钢经过时，光栅检测到信号，发出命令，电磁阀动作，压辊压倒钢上，在钢行走时，压辊将打包头压倒。并修改打包机控制PLC程序，实现自动控制，保证打包机后的压倒装置正常运行。
3.2 冷床区和收集區小车控制系统改造
冷床区的1#、2#、3#运料小车在机械上连为同轴以后，并在传动控制中采取了主从控制。以1#运料小车为主电机，2#、3#运料小车为从电机，自动化系统从1#运料小车电机获取传动信息并向三部车同时发出命令，这样2#、3#运料小车跟随1#运料小车运动。运料小车的位置控制由编码器控制改为光电开关，在小车的前进位与后退安装光电开关。在PLC系统中小车的前进与后退距离不再由编码器的脉冲来计算，而是直接由前进位与后退位的光电开关来控制，通过程序延时在光电开关位置前自动减速，慢速运行到光电开关处停车，极限位的行程开关信号用于极限保护。收集区的移钢台架小车与冷床区的运料小车存在相似的问题，于是基本上采用了同样的改造方案，在PLC系统里将小车由编码器控制改为光电开关控制，同样在前进与后退位加装光电开关，极限保护由极限位的行程开关负责，大大提高了设备的稳定性。
3.3 改进冷床动齿程序提高收集速度
通过反复观察现场实际情况，翻看冷床动齿程序，将原程序中的裙板由低位到高位的时间参数进行了重新计算并加上了延时功能，修改后冷床接钢情况大有改善，技术人员又将延时的控制点，做到了Wincc画面上，操作工根据不同规格不同钢种的工况，进行抛钢时间的修正，满足生产需求。
3.4 出炉辊道实现头顶尾出钢
要想实现头顶尾连续出钢，必须保证1架始终在咬钢状态，而又得保证钢坯出二架与一架拉开距离，不会发生追尾事故，所以，必须在1架刚咬钢的瞬间1架的速度大幅下降，而进入二架后逐渐恢复，这样既能保障连续咬钢又能保障与2架速度的匹配。从而能将钢坯在二架与一架之间分开。所以需要按照钢坯长度，即在离1架11.9米处安装热检一个，保障1架能够知道何时是咬钢降速阶段。程序优化后，具体的控制逻辑为：首架轧机咬入钢后，开始降速，降速比例为 0.7，持续时间为3.5秒，目的是使钢在1架和2架轧机之间分开，实现两根钢坯头顶尾咬入轧机，从而达到提高生产节奏的目的。对头顶尾程序优化修改后，消除了钢坯在粗轧分不开而造成的堆钢故障，保障了生产的顺利进行，大幅度提高了生产线的生产节奏，为公司实现了增收创效。
4 结语
随着工业自动化程度的不断提高，只有不断的改进与优化才能使整个PLC系统逐渐完善，满足快节奏的生产需要。
关键词：PLC；自动控制；抗干扰
宣钢精品棒材生产线于2012投入运行，基础自动化控制系统由西门子公司S7 400系列PLC和人机接口监控系统（HMI）组成。PLC系统完成工艺控制以及部分的数据采集，而HMI系统完成对数据设定、监视与历史数据归档。PLC采用S7400系列，由PLC1（加热炉区）PLC2（轧机区）PLC3（冷床区）PLC4（收集区）系统组成。
1 生产线PLC控制工艺流程
由炼钢厂提供冷坯、热坯，当正常热送热装时，炼钢车间提供连铸坯由辊道成排运动到车间的原料跨，经横移分钢装置分钢后单根送至入炉辊道上。入炉辊道将钢坯向加热炉方向运输，经设在辊道中的坯料秤称重，自动显示记录没跟坯料中重量。坯料在装炉辊道运输过程中有自动测长装置对坯料进行测长使坯料进入加热炉后能准确对中。对于不合格坯料有剔除装置剔出，合格的钢坯经炉前辊道输送出炉，经过高压水进行除鳞后进入粗轧机架，经过1#剪切头、尾后送往中轧机组，出中轧机组的轧件通过辊道进入2#飞剪切头尾进入精轧机组，经过3#倍尺飞剪剪切成倍尺并输送至冷床。
2 棒材生产线在PLC运行中的缺陷
2.1 打包机扭结差
原设计打包机打包完成后，扭结头直着在辊道上行走，容易对引板发生挂蹭，导致打包线位置跑位，且对于挂环的集港材挂环产生影响，导致平移链经常被挂坏。且产品美观度较差。
2.2 冷床区和收集区小车控制系统缺陷
宣钢棒材生产线的冷床区的输出运料小车以及收集区的移钢台架小车的位置控制主要依靠编码器控制，但在现场强电磁干扰的影响下，编码器无法正常工作，频频报故障，制约正常生产。另外由于冷床区的小车是分为三段独立的小车在同步性上很难保证，这样经常导致倍尺棒层出现“S”弯。既影响产品质量又增加了收集难度。为了保证生产高效的进行，同时减轻工人的劳动量，小车控制系统的改造十分必要。
2.3 收集速度慢
冷床是棒材生产线收集设备，收集裙板分为高中低三个位置，当倍尺螺纹钢到达分钢点，裙板开始动作：低位接钢、中位减速、高位抛钢，冷床动作一次，完成接钢动作，整个过程对生产节奏有着重要的影响。随着“头顶尾”过钢的投入，生产节奏加快，第二根倍尺从裙板抛下时，冷床来得及动作，导致螺纹钢顶撞动齿条形成乱钢现象。
2.4 出炉辊道改造
出炉辊道不能连续出钢每只钢之间必须拉开一定的出钢距离。这样才能保障不会发生追尾，但是出钢节奏较低，且由于出炉辊道经常性的高速和低速切换，高低速之间的辊道磨损较严重，经常性出现断轴和烧电机现象。为了加快出钢节奏，保障出炉辊道的稳定运行，需将出炉辊道改为头顶尾连续过钢。
3 解决方案
3.1 打包机后增加打包头压倒装置
在每个区域的2号打包机后需增加一个压倒装置，将直着的打包头压倒，这样既美观，又不影响挂环，且對辊道不会产生挂蹭现象。改压倒装置需要一支气缸推动，气缸由电磁阀控制。在改装置前增加检测光栅，当钢经过时，光栅检测到信号，发出命令，电磁阀动作，压辊压倒钢上，在钢行走时，压辊将打包头压倒。并修改打包机控制PLC程序，实现自动控制，保证打包机后的压倒装置正常运行。
3.2 冷床区和收集區小车控制系统改造
冷床区的1#、2#、3#运料小车在机械上连为同轴以后，并在传动控制中采取了主从控制。以1#运料小车为主电机，2#、3#运料小车为从电机，自动化系统从1#运料小车电机获取传动信息并向三部车同时发出命令，这样2#、3#运料小车跟随1#运料小车运动。运料小车的位置控制由编码器控制改为光电开关，在小车的前进位与后退安装光电开关。在PLC系统中小车的前进与后退距离不再由编码器的脉冲来计算，而是直接由前进位与后退位的光电开关来控制，通过程序延时在光电开关位置前自动减速，慢速运行到光电开关处停车，极限位的行程开关信号用于极限保护。收集区的移钢台架小车与冷床区的运料小车存在相似的问题，于是基本上采用了同样的改造方案，在PLC系统里将小车由编码器控制改为光电开关控制，同样在前进与后退位加装光电开关，极限保护由极限位的行程开关负责，大大提高了设备的稳定性。
3.3 改进冷床动齿程序提高收集速度
通过反复观察现场实际情况，翻看冷床动齿程序，将原程序中的裙板由低位到高位的时间参数进行了重新计算并加上了延时功能，修改后冷床接钢情况大有改善，技术人员又将延时的控制点，做到了Wincc画面上，操作工根据不同规格不同钢种的工况，进行抛钢时间的修正，满足生产需求。
3.4 出炉辊道实现头顶尾出钢
要想实现头顶尾连续出钢，必须保证1架始终在咬钢状态，而又得保证钢坯出二架与一架拉开距离，不会发生追尾事故，所以，必须在1架刚咬钢的瞬间1架的速度大幅下降，而进入二架后逐渐恢复，这样既能保障连续咬钢又能保障与2架速度的匹配。从而能将钢坯在二架与一架之间分开。所以需要按照钢坯长度，即在离1架11.9米处安装热检一个，保障1架能够知道何时是咬钢降速阶段。程序优化后，具体的控制逻辑为：首架轧机咬入钢后，开始降速，降速比例为 0.7，持续时间为3.5秒，目的是使钢在1架和2架轧机之间分开，实现两根钢坯头顶尾咬入轧机，从而达到提高生产节奏的目的。对头顶尾程序优化修改后，消除了钢坯在粗轧分不开而造成的堆钢故障，保障了生产的顺利进行，大幅度提高了生产线的生产节奏，为公司实现了增收创效。
4 结语
随着工业自动化程度的不断提高，只有不断的改进与优化才能使整个PLC系统逐渐完善，满足快节奏的生产需要。