步进梁式加热炉的PLC控制
ＰＩＣ技 术
步 进梁式 热炉 的 加ＰＣ控 制Ｌ
游 经东
（ 钢铁余集 有团公限 司线棒 材 ，厂 西江 新 新 ３余８ ）０３ ０１
［
要摘 根］高速线材据轧 机生要产，求合实结介例步绍梁式进热加炉进机步构的成组以及步进控的实现。制 关键 词步进 梁加式热炉 Ｓ ０ 步进—制 步控距误 差偿 ７４ ０补
０ 引言
为了减轻坯钢受热因均而不生产变形的、 弯曲 及以 加热
坯 的心表钢温差 ，步 进 梁式加热炉 以 其优越 的 加热质 量、 灵活操的作性 能到受了速高线 轧材机 的普推遍 。崇
本
文 以某高速将线厂的材步进式梁加炉为例 ，热述步进机阐 构 组成的以及制控原理 。
１ 工 要艺求
满为全足续连 速线高轧机的生 材产要求 ，该厂采循
环用步 进 期 为周４ ｓ ２ ， 冷坯加 热 能 力为１ｏ／ ２ｔｈ的 热 加 。要炉
图 １步 进 机构 结 构侧
图动梁 活升降的双油缸同由步合联动驱，而水平方 向的 前后移动
由单油则驱缸动。机 在运构中的行度速控制是 通 调节液压过缸 油 的中量流来实现的，该 液压 系统而流油 量、大压力 ，因此采用 高液电例 比。该 阀阀优点的不是会 造成 统压系 力的骤骤 升降控，平稳 ，制量可流 控且调节方
便， 能消除 磁电 换的噪 向 声和摩 热 擦大大，提 高 了 步进
机求
其动作灵可活 靠起，动制动及、 车停时无明显振 或动抖 动 ，活动 梁 从定梁固上托起放下或坯时必须采钢无用减级 速 ， 以小减振冲击 动，止防床炉坏 。损
２
进步机构 的组成 ２
１ 机 及械液 压组成 ．
根据 艺要求工，步进 机构采双轮斜轨用式液压动传
方式 如，图 １ 示 。 所
构运的行可靠性。
２ ２ 控制
统系组 成 ． Ｐ
ＩＣ控制 统系配了置２ 套 门子 西 ｓ０ Ｉ— ，别用 分７ ０ ４ ＣＰ
于电
气动传及烧 燃控。制气电传 Ｐ 动Ｉ Ｃ主机 架由与远 程Ｅ ２０ Ｔ ０ 分组站成 Ｐ，Ｃ硬 组态件如图图２ Ｌ 所 。 示
图
２ 电传动气Ｐ Ｃ 硬组件图 Ｌ
态
机主架配置 了 Ｃ ４ ３１ 以太网 卡便 以与二计级算机 Ｐ４— 及轧机进主 通信 行。由远于设备 程传 和设备较动多 ， 因
稿收 日期： ０１ ０ — ２ ２ —１ １７
此 电传气 动Ｐ Ｃ通Ｉ Ｐ 过ｏｂ ｓ总线与各 程远Ｅ ２ ０分 ｒｆ ｕ Ｔｉ
０和站传动 设备进行 通信，既 保 证了系统 整的 快体 响 速应 又降，低 布 了成线本 。程 工师 站 ＨＭ１ 别和采 用西 分
门 子的Ｓ ｅ７ 编软程和 Ｗｉ件 Ｃ组软态来件实现相 的 ｔｐ 关ｎ
Ｃ 调试 和监控。 对 于步进 梁加式热炉 ， 进 步机构控的制是关键 要，
作者简介 ： 游经 （东９ ６） 高 级 师技 ，１ 一 ７， 要主 事 自动控从制 统 系 的
维和护管工理 作。
２ ｌ
Ｗ ｈ ａ ｅｔＩ 工技 术４ ＷＷ ｃ ｅｉ ． ｔ ｎ 电 ｎ
ＣＰ 技术 Ｌ
控 求系制 统够能稳平地实现炉 内钢坯 运的 ，以避输较 免大 机械 的击 和抖动冲， 这就需 要控系统 制能够根据 装 安 油在缸 内部 的 位移传 感器发出的信 号 对压液 流量 行 进实
时制控 。
的钢坯运步行距步算 ，使计上一步的步距 误差 由下一 步去补 偿 ，小钢坯 减出时炉的积累误差，证钢坯保要求上按 辊 顺道 利炉。出
３一 ３步 进 梁的 作动方 式
．３３ 循环动作 一 在 ．自动态状 ，轧下机钢信 要一号旦发 出，进梁便从 步原 “点” ０ 位开始 升上 至“” ， 过程此程序设按 定曲 １线位 包（含加 速和 减 过程速） 钢成坯 轻的 托动作。而 后 向
完３步进 控的实现 制
进控步制是 步进梁式 加 热 炉 的关 控 键 制 术技。设 计 一了 个步 进为控制 提供 动 力的液压 站，由 它产 的生 个 约 １０ ａ 恒的 定动 力源 经 比 例液 压阀 组 控 制 和 ２Ｍ Ｐ
一“ 点前进，到位后再 向 “点下 降，动梁下降到当 静 ２”３” 梁
之时 下，出输道执辊行 钢动作 出，上料道辊执则装钢 行
换
来向 动步驱进机 的 构压液缸 ，以达 到 让步 梁运进
的动目的 。
３ １ 步 机构 控制 进．步
机进运构轨行迹 图如 ３示所， 内圈的方为步进方
块
动 ；与此作 同时步进 梁 继续 下 至降 “”３，最 后返点回 “ 点，到 位后发下一出步 钢出允信许 ，并号等待 一 下０”
循环 动的 。 作
块
，于表用达进机构步动作顺的序 和方 向而 ，附在着外圈 马的形鞍曲线则为际动作的实速方块度图 。
在 手状动态 ，选下择循 正动环 ，步进作梁 按照“ ”
０一“ ”一 １“ ２” 一“ 一” “ 进行”一周 的循期环作动 ３ ０而 停后 ；选择止逆循环时 则， 按照“ “ 一”０ ３一”“ ２
” “一 ”一 “ 顺进序行。 １０” ３ ３２ 步踏 ．．
步
梁若进在１ｍ ｉ 之内收到轧机要钢号，信则行执 踏０ ｎ 步作 ，动 自动上升到即位并保持 ｓ３ ，０而便下后 降到，
图位 ３ 进 机 构 步运 轨行迹 图
后再持保３ ｓ０ 又上升 ，此循环如往复 。３ ３ ３ 中位保 持 ．．
步 进
梁起 始位 从 开始通过 上一前升一进 降下一后退 （
到起始位 ）成完一个出循钢
环 。保证为 行平稳 运安、 全可
步
梁进如踏果执步行了１ ｉｍ ０后ｎ仍未到收轧机要钢信 号 ，么那停将踏止动步作 ，而进入中位转持状 态，即从保
“”０ 开 始升 上至静梁的 高度止 ，停后在未 此到轧机要收
靠 ，循环程 过的各阶段有相都 应的速控度制 逻和连辑锁关
。 系
步进机 上升构 、下降过 程有中 ２变 速个过 ，程现 了步体进机 对构坯钢的 轻托轻 原则放 大，大小减了 坯钢 运对步动进机构 的振 动冲击 ， 长 了步延 梁 的进用使寿命 。 从压方液面 考 ，采 虑这 用种技 术可 使系统 负 荷 平 缓 过 渡 ， 免避 长了 时间 大 流 量对比例 的阀冲 击 。炉区 Ｐ Ｃ
Ｌ直接 控给 制压 液站 远的程 Ｅ ２ 站０ 发出指 令 ，并 接 收 Ｔ
０信号之前钢直一持保此置。这有利于位减钢坯在小高温 下 被弯烧可能性 。的 ４ ３序程结 构 ． 加热炉步 进 构 机 采 用西 子门Ｓ — ７４００型Ｐ Ｃ控 制，Ｌ Ｐ 控Ｃ程序制基 于ｅ７ Ｌ ｔ 编程Ｓ发 开加，炉热步进制控应用 程序结ｐ如图构４ 所 。示
来
油自 内置位 移缸传器 的感位置信号 同，时按 预先设 定 向比例 阀发 出定一量 的压信电 号，控以 制开其度来 实 现 位移 速 度 控制 的。 由于比 阀动态例精 度 高、应响 快，因 可 此通过改变 Ｐ 模 拟 输 出Ｃ 的量 电 压 来实值 现对 步 进 Ｌ 机构 速 的连 度 续 可 调达， 到快 速 动起 缓慢、停 止的 要求 。 此由可 ，见采用此种控制 方 式的进步梁 加式 热炉运 行 稳 可靠定 。 ３ ２ 步距 制 控．步 控距严格地说制是应进步制控一的分 部但 。步进 机构加因 了一炉上坯 钢其，质常量过 超２ ０，且步每必按须 ｔ０
。Ｆ Ｂ Ｃ １ｊ１ ０ — ，ｌ
＇
Ｌ Ｊ
１Ｏ Ｂ一 主程组织序块Ｆ；１ 炉 内—控制参及设数定； ５ Ｆ 一ＯＣＣ ｝ 坯钢八炉控；制Ｆ５ 一出 控钢制； ｃ ４ Ｆ５一 步进制；Ｆ 控ｌ一 频变控器 制Ｆｌ 一频变速器给度定； ＩＦ—速度拐点平滑渡控制 过Ｏ ｃ３ ｃｃ４ ５Ｃ
图 ４
加热炉步进控应用制程序结构
图
艺要求控制在工 ２ ６０ｍ，ｍ故制控度极高难 。如果每误步差
ｌ ，那ｍ么钢坯从入经炉７ 步运 行至 出 时累积误 差炉 可ｍ２ 达 ｍ７２ ，ｍ将导致这钢坯能完不全上道 辊严重，影 钢响 坯 的正常 出。因炉 ，此消为这种除 累误差积钢坯 出炉对的 影
步距控
制 步、距差误补、踏偿和 步位中持保能均功由
Ｆ 来完成Ｓ 。此之除 ，外 Ｃ中Ｐ还计设了 “ Ｃ０ Ｌ 速度 平过滑 渡
控制” “、中 参数设 ”定等特有功能 程序， 得步进使梁
集作更加平动缓 可靠 ， 距 控步制精 确，参数修 改集 中方
便。 、 （ 下转第５ ９） 页
响 ，引
入了距误步差偿法 补。其实 质是先比 较每 步的 实际 移位与艺值工２ ６ｍ０之ｍ差 ，然后得 出将误差的值 入下纳
工技术 电Ｊ １Ｏ１ 期ｆ ２１Ｊ２ ２ ５
（）
６有件条时选三用段保护式直流路断 。器《电力工 程
直流系
设统技计术 程规 》规定 ： 级各护保装置可 用 采时 电流瞬断、短延时电流速速和断反时限过 电流保 护。段式 三护保直断路器增加流了“ 短 时延 电流速断” 功 ，能目前有 ５ “ ０ ”０ １、 ３ 、６ｍ 三档延时 ，ｓ足满流电直系统源设计 型选
要 求
。５ 直流断器安路 装、运行 求要 （）
正、１负极性 能接不错线 否则， 断器路将烧毁 。 小型直被断流器具路永磁有磁吹灭装置 ，弧弧电流电在永
磁
磁场体 中生的产电力磁方与向电流、磁 场向有关方 接线 正。确 ，断时路器脱时的扣弧 电电流在磁场用下作产生 的 电磁力将 电电弧吹向灭流装弧置接线；误错时，磁 方 向场未 、变电电弧方向相流反 ，弧 电流电在磁场用下产生 的电 作磁将力电电流吹弧向路断 器的操作构机 ，重时将烧毁严断 路器 。 （ ） ２ 注厂 家意定 的规进线方式。Ｇ 系直流列断路 器 Ｍ采 上用进线方 式 ，５Ｘ （ｓ ）Ｓ５ｊ 系 列流直断路采 用下器进 线式方。５ Ｘ（ ） ＳＳ５ Ｊ 系直流列断器路的确接正是电法源线进 在断路 器下线端 ，左接１ 为极正 ，右３ 负极 为；采用若上进 方线式，则必 将须电 进线源 正极接 断路器上接的线 的右 端 ，负４接上极线端接左的２ 这样可，使过通断路的器流方 电向 不 ，保证断路器变脱时扣电弧电流 在磁作用场吹下向灭 弧装
置。
４直断流路器安装验收求要
《 直 流电 源技术监规督 定》规定 ： 生产 厂家直流电源对
设备 内所
选的 自空动气路断和器断熔器，在 装前应进安 行 秒 安性和特动作电流级差配合校验 。我们 可在以设备 造 时监或验收前求要造制进厂行这工作项 。（ ）通过 以以方式下到得流直断路的器秒特性 ：安１可 ①由 流断路器直制造的厂提供 。 ②
由北人 京民电器直流试厂站通验过试验 品试得到 。
③过通在 配套 和厂装安 现进行场试 验 到得 。目 前，
重 市庆 力电系 统 采用 重 庆 津 科 泊技 有限 司公 的 专 产利 品——便 携式 直断路 器流现 场级差配合试 验 ，仪通 对 过现
直 场流
系统进真 实的行短 路故事进 来行路断器 级的差
（ ）运行３时 ，尽 减少 量路器断 分的合闸、次 数，止 防
配
检合测 ，可 实真地反直 映断路流器级 配合 的状差态 。 （） ２ 只能通 过试 验 备来设 验直校 断流 器路 动的 作 电
。流
流直路和短时长间负过荷 ，以延长流直断 路器的寿 ，命 保
直证流系安全统行 运
。
） ３ 直（流路器断级差配的合验方校法
： 结６语 束
直系流是统为 电站 、发 电变提厂继供电 护、 保动自
装在现①进场行路试验短。这 最直是接的 验方试 法， 但试在验时需意注控短制路时在 １０ 间内，直流源系电统 ５ｍ 不应ｓ带流负直荷 ，应 切除能承受不短路 流电的元器 和件设 备。
由北京人 民②电器厂直流验站通过试验试 试品得上到 级下的越 级流 ，电然通后过欧姆定律 算计断 路器安装处短
置
和压高路断分合器闸 电等 的源设 备。前 目，电用直力流
和交流一体
不化间电源断备 设在变 已站得到电广推使 用。 它是
直将流 源、电电用交流不 问断 电力 源 Ｓ（和 电 用力 Ｕ Ｐ） 逆 变电 源Ｎ（、通信用 直流换变 源（电／Ｘ Ｃ 装等置 Ｉ 组Ｖ） Ｅ３Ｄ 合为一）体， 共直 流电源的蓄享电池组 ，并 统监控一的成 套设备
而要。保证流直统系安全的、可靠 运行就须正确选 必
路流或电现在 进场行短路试 验 以 测量该 处实的 际短 路 电 ，流最根据后路电短流判其是断否级越 。 通过姆欧律计算定 路器断安处装路短电流的 公为式： ｎ— ／ ｎｒ＋ ｒ）∑ ＋ｋ Ｕｏ Ｅｂ （＋ ￣ｊ ｒ ］ 式中 为断，路器安装短路处电流 ， ；Ａ为 蓄电池 单组 只体 数； Ｕ蓄为电池开路 电 ，Ｖ压ｒ；为 蓄电池内阻 ， ０ ｂ Ｑ ｒ 为； 电池间蓄连接或导体条 电阻 Ｑ；￣，ｊ 蓄 电组池 ｉｒ 至为断路器装安处连 电接或导缆之体和 ，Ｑ ； 为相 ｒ 断 关 ｋ路 触头 器电之阻 和，Ｑ 。
上（ 接第 ２５ 页）
用直流电
设备及直源断流路 器。
参考文献
￣ Ｊ Ｌ ７Ｔ ４０Ｏ力 系电蓄 统电直池 电源流装运置行 维护与 Ｄｌ／ ２—０２
术规程［技］
ｓ］ Ｌ ［Ｔ １—７２Ｏ ２ Ｄ ４ ／７Ｏ力用 直流电 交流和体一化不 间断 电源设 Ｏ
［ ］ 备
Ｓ
与ｄＩｓ ｉ ｅｎ ｔｔ 口所 的逻辑嫁需参 数接 实，其 现 ｎｕｔａ Ｅ ｈｅｒ接 ｒｌ 与 Ｐ 的Ｃ 有效 接连，使 设 备 行运状 态 ， 如进步 梁上的 Ｌ
４
人机 界面
炉 内各设区 运行状备 的监控态由 Ｗｉ ｎＣ 工业Ｃ组 态软 件 来
完成。Ｐ 通过ＣＣ ４ １以３太 卡与网 业 以太 网连 工 Ｌ ４—Ｐ
升 下 、、前 进、降后 、踏步退 中、间持 ，手保动 自／动， 炉内辊 道正反 转高、低运行速 ，钢推机位置均等能 监在控
画
上面明 显确 ，为操示人员作供提了便。
利（编辑 彭 湃
接 ，） 而ｉＷＣｎ Ｃ 过通置设 Ｉ ｓｄｉ ｅｎｔｔ ｎ ｔｕａ Ｅ ｒｈ ｅ议参数建协 立ｒｌ
工技电术Ｊ ０ １ 期Ｊ１ ２ １ ２ ５ｆ ９