1.項目簡介

H型鋼是一種新型高性能的多用途鋼材，廣泛應用于國民經濟建設的各個領域。H型鋼在一個國家的用鋼量中所占的百分比已成為衡量該國經濟技術發達水平的一個標志。隨著我國現代化建設的快速發展，H型鋼的生產具有越來越重要的意義。

長治鋼鐵集團是實力雄厚、歷史悠久的大型國有企業，此項目工程總投資52612萬元，設計產量60萬噸／年，機械設備總重5346噸，電氣總容量28000千瓦，核心設備由德國西馬克?梅爾公司引進。控制及傳動采用日本三菱公司產品。整個生產線應用三菱公司20多套QPLC控制，總控制點數近6000點，另還用多路高速計數及定位控制，系統復雜，要求非常高。易控(INSPEC)和PowerView產品分別應用于其加熱爐，初軋，精軋，堆垛打包區及全線集中監控區。

該H型鋼軋制生產線主要由：一臺步進式加熱爐、一臺可逆式二輥粗軋機、三機架萬能式精軋機組、熱鋸機組、步進冷床、矯直設備、冷鋸機組和堆垛設備組成。

2.系統構成

該系統工藝流程如下：

該H型鋼生產線的自動化系統是一個網絡化的分布式多級計算機和控制器構成的綜合自動化控制系統。

系統網絡配置示意圖
基礎自動化層：

控制器選用了三菱Q系列PLC，Q25HCPU通過MELSCNET/H光纖網實現數據流的運算與傳輸，主要完成各區域邏輯控制，順序控制，分立控制，位置控制，運行控制，速度控制，張力控制，材料跟蹤，事故停車和全過程控制的協調控制及接口數據的轉換等。而液壓系統采用的是三菱FX2N系列PLC，通過CC_link網絡連接，主要完成數據采集和液壓站油壓和油溫等的控制，同時實現了在二級自動化控制系統離線的情況下，一級自動化系統獨立完成軋制自動化控制的功能。

工藝過程控制自動化層：

工藝過程控制自動化層是基礎自動化的上一級自動化監視、控制和管理的計算機網絡和軟件系統。該層選用易控(INSPEC)組態軟件進行應用開發，控制范圍是：從加熱爐后輥道到H型鋼堆垛區。主要完成初始數據的輸入、物料的追蹤、孔型設計、過程參數的設定計算、數據記錄報表、人機對話處理、數據通訊、模擬軋鋼、歷史數據處理、應用系統啟動、事件監視、生產報表等任務。實現了系統預期的先進性、可靠性、完整性，利于擴展和便于維護等需求，顯著提高了綜合生產自動化效率。

3.系統特點

? 設備眾多：下位連接20套三菱Q25HPLC，用三菱H網連接，CC-LINK連接132臺變頻器及20套FX2N-PLC，用于全生產線控制。

? 應用復雜：多套PowerView分別用于精軋、初軋、冷床、矯直區的設備監控，多套易控(INSPEC)設于主控室，通過以太網與現場PLC連接，用于設備運行監視及與廠級ERP系統連接，進行生產管理。

? 安全度高：冶金行業的產業鏈長、生產工藝復雜，高溫、高壓、有毒有害、易燃易爆等危險因素多，安全管理及其重要，對于每一道工序，每一套設備，都有嚴格的性能指標和穩定度要求。

? 利用易控(INSPEC)的設備通信網關功能，方便地實現了不同PLC間的數據直接數據交換。

? 系統的過程數據、報警信息等進行歷史存儲、統計分析，并按照要求生成和打印各種生產報告。

? 關鍵區域的硬軟件都按照冗余設計，易控(INSPEC)應用軟件的的無誤切換時間在3秒鐘以內，有效地減少數據丟失的可能，增加了系統的可靠性。

4.軟件應用

根據H型鋼軋線工藝特點及設備分布，基本上分為五個區，即加熱爐區、粗軋區、精軋區、冷床區和堆垛矯直區。各區域可編程控制器和上位監控軟件主要完成本區域邏輯控制、人機對話、數據傳輸、數據處理及物料跟蹤等功能。

（1）加熱爐區。爐區系統數據采用MELSCNET/H網、 CC_LINK 網等多種方式進行通訊，主控制PLC采用以太網的方式與上位機易控(INSPEC)系統及軋線其他區域進行數據傳輸。易控(INSPEC)主要采集鋼坯數據，輥道有無鋼坯信號，入爐信號和出鋼信號等，同時從粗軋區獲取要鋼信號，向傳動設備發送運轉信號等。

（2）粗軋區。粗軋區的任務是把出爐的坯料先經高壓水除鱗，送至軋機前，根據軋制程序表進入相應的軋槽可逆軋制，并通過翻鋼裝置將軋件夾緊進行翻轉。一般軋制5-7道次 (最多9道次)往復軋制，最后經輥道輸送到精軋區。通過易控(INSPEC)組態軟件軟件實現的監控功能包括：輥道、粗軋機速度控制、粗軋除鱗水控制、粗軋區入口/出口側導板控制、平輥軋機的壓下控制、粗軋機速度順序控制、粗軋機平輥間微張力控制和粗軋區輔助液壓與潤滑控制等。

初軋機
（3）精軋區。精軋區主要是：精軋除鱗控制、精軋液壓AGC控制、精軋機工作輥和支撐輥換輥控制；機前、機后工作輥道的速度控制；機前、機后工作輥道的升降電機位置同步控制和與西馬克TCS系統的數據通訊等功能，以及精軋區液壓站、高壓除磷水站的控制。

(4) 熱鋸、冷床、矯直區。控制范圍包括：冷床前熱鋸一臺，除用于切頭、去尾外，主要用于分段和取樣；冷床長度為86．4m，寬度為17m，最大承載1755N／m2。冷床由固定梁和步進梁組成，步進梁的水平和垂直行程分別由液壓缸單獨驅動，并由PLC控制實現二者同步運動。所有的軋件均被送到冷床上的固定位置，由移鋼機構將軋件從步進梁上翻出并移至冷床的輸出輥道上。冷床的下床溫度為80℃。該分區同時也為熱鋸和矯直機的液壓站和潤滑站進行控制。

冷床鋸監控
(5) 堆垛打包。在矯直機后軋件將通過輸送輥道進入編組臺架，為分段完成堆層。堆層產品將會通過一串列冷鋸分段。通過冷鋸做定尺切割后，進入堆垛區進行堆垛打包處理，在該區域主要通過三菱的Q系列定位單元QD70P8和FR-V540矢量控制變頻器完成H型鋼的打包和堆垛工作,易控(INSPEC)組態軟件實現的監視功能包括運行狀態、運行速度、定位速度、加速時間、減速時間、入口小車的位置、料層分離擋板的位置、定位擋板的位置、升降臺架位置，堆垛臺架位置，出口小車位置、料層數、每個料包的軋件數、料層數、軋件的長度寬度高度等等；實現的操作功能包括各個部分電機的合閘分閘、小車的上升下降、系統的組合情況的選擇、型鋼類型的選擇、電磁鐵的反轉、速度的預設定、加減速時間的設定等等。