某2250 熱軋廠橫切機(jī)組因網(wǎng)絡(luò)原因頻繁停車，究其原因是PROFIBUS 類型的傳感器加在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)里，增加了PROFIBUS 總線網(wǎng)絡(luò)維護(hù)節(jié)點(diǎn)，影響了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。針對(duì)此問題，采用SIEMENS SM338 模板和浙大精益( TEC) SSI 型磁致伸縮位移傳感器對(duì)其進(jìn)行改造。改造后近一年的生產(chǎn)實(shí)踐表明: 橫切機(jī)組網(wǎng)絡(luò)故障率為零，有力保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定進(jìn)行。
邯鋼2250 熱軋廠是邯鋼新區(qū)投資大、具有當(dāng)代水平的熱連軋帶鋼生產(chǎn)線，軋機(jī)軋制能力大、生產(chǎn)工藝*、設(shè)備配置和控制措施齊全，年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力達(dá)到450 萬t。橫切機(jī)組是其中的一條板材深加工處理線，主要生產(chǎn)長(zhǎng)2 ～ 16 m、寬1 ～ 2 m、厚4 ～ 25 mm 的四切邊普通板材、船板、容器板等。該生產(chǎn)線對(duì)熱軋廠進(jìn)一步優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、拓寬品種鋼市場(chǎng)、提高產(chǎn)品表面和外形質(zhì)量、提升相關(guān)技術(shù)和性能指標(biāo)有著非常重要的作用。
2010 年3 月橫切機(jī)組開始正式生產(chǎn)后總體運(yùn)行平穩(wěn)，生產(chǎn)狀態(tài)良好，但網(wǎng)絡(luò)問題時(shí)有發(fā)生，究其原因是由于整體供貨商SMS-siemag 的電氣設(shè)計(jì)能力偏弱，設(shè)計(jì)理念相對(duì)滯后，在設(shè)計(jì)橫切線工業(yè)以太網(wǎng)時(shí)，把全線的線性位移傳感器和編碼器采用PROFIBUS類型的傳感器都加在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)里，而不是采用SSI類型的選型加在ET200 站里。這樣就增加了PROFIBUS總線網(wǎng)絡(luò)維護(hù)節(jié)點(diǎn)，并且橫切機(jī)組上用的線性位移傳感器和編碼器多達(dá)70 余個(gè)，這樣一來PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)一下就多出70 余個(gè)節(jié)點(diǎn)，進(jìn)、出線又多出多達(dá)2 000 m，并且為保持網(wǎng)絡(luò)暢通還得增加多達(dá)十幾個(gè)REPETER，這樣一來PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性就大打折扣，勢(shì)必影響生產(chǎn)的穩(wěn)定進(jìn)行。嚴(yán)重的在2010 年8 月份，網(wǎng)絡(luò)故障連續(xù)出現(xiàn)，每次長(zhǎng)達(dá)10 余個(gè)小時(shí)，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)。為此，熱軋廠設(shè)備室技術(shù)人員決定對(duì)此課題進(jìn)行攻關(guān)，找到問題的源頭，并從根本上解決。
1 改造前的現(xiàn)狀
1. 1 基本設(shè)備介紹
橫切線整套設(shè)備從SMSDEMAG 公司引進(jìn)，包括步進(jìn)梁、測(cè)量站、準(zhǔn)備站、開卷機(jī)、1# 7 輥矯直機(jī)、切頭剪、切邊圓盤剪、碎邊剪、定尺飛剪、2# 11 輥矯直機(jī)、噴印機(jī)、堆垛機(jī)、運(yùn)輸鏈、稱重儀、打捆機(jī)及其他輔助設(shè)備。電氣控制全部采用西門子PLC S7-400 和CUVC 傳動(dòng)設(shè)備和技術(shù)，主傳動(dòng)采用AC-DCAC變頻設(shè)備; 輔傳動(dòng)采用AC-AC 變頻技術(shù); PLC 采用S7-400 加遠(yuǎn)程ET200，PROFIBUS-DP 網(wǎng)絡(luò)通訊連接。
1. 2 存在問題
雖然橫切線是條熱軋后處理線，但是此生產(chǎn)線設(shè)備較多、規(guī)模較其他板帶處理線大，占地面積也相對(duì)較大，這樣網(wǎng)絡(luò)布線的路徑也相對(duì)較遠(yuǎn)。從控制方式可以分為手動(dòng)、半自動(dòng)、自動(dòng)3 種模式。從PLC 控制區(qū)域角度將其分為4 個(gè)區(qū)，分別為ENS ( 入口區(qū)) 、PLT ( 板材區(qū)) 、LV ( 矯直機(jī)區(qū)) 、LDV ( 傳動(dòng)區(qū)) 。各個(gè)區(qū)域的PLC、ET200 站、傳感器由PROFIBUS網(wǎng)線連接，最后由工業(yè)以太網(wǎng)連接服務(wù)器。自2010 年8 月份開始，橫切機(jī)組因網(wǎng)絡(luò)原因造成停車故障頻發(fā)，經(jīng)過分析問題主要在以下幾方面:
(1) 原設(shè)計(jì)存在缺陷。電纜鋪設(shè)路基設(shè)計(jì)時(shí)采用電纜溝形式，造成設(shè)備多、電纜多、交叉更多，安排密集; 網(wǎng)線鋪設(shè)線路冗余，同一區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)線交錯(cuò)太多，未做到網(wǎng)線的最短距離鋪設(shè)。
(2) 由于線路較長(zhǎng)或其他因素干擾，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)短暫的離線報(bào)警，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸中斷故障，進(jìn)而停機(jī)。
(3) 現(xiàn)場(chǎng)原設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)多。由于現(xiàn)場(chǎng)線性位移傳感器和編碼器多達(dá)70 余個(gè)，并且都以PROFIBUS類型串接在各區(qū)域網(wǎng)絡(luò)上，網(wǎng)線進(jìn)出多達(dá)4000多米，網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性就會(huì)大打折扣; 另外一些傳感器安裝在活動(dòng)設(shè)備上，經(jīng)常發(fā)生移動(dòng)，如此頻繁移動(dòng)一旦PROFIBUS 傳感器插頭焊接處發(fā)生松動(dòng)、接觸不良將造成成片的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)故障，事故網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)逐一排查非常困難; 對(duì)于分段共用電源的傳感器也會(huì)因局部問題導(dǎo)致故障擴(kuò)大。經(jīng)過技術(shù)人員的分析，找到網(wǎng)絡(luò)故障的原因后，就開始著手采取措施進(jìn)行解決。
2 改造措施
針對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)故障原因，在保證正常生產(chǎn)的前提下，分別從不同方面著手處理:
(1) 對(duì)于網(wǎng)絡(luò)線路設(shè)計(jì)的問題，利用檢修時(shí)間優(yōu)化線路，盡量縮短網(wǎng)線的距離。重新整理網(wǎng)線，避開其他線路電磁干擾。首先從電氣室開始， 單獨(dú)鋪設(shè)100 mm 電纜橋架作為網(wǎng)線路徑，網(wǎng)線進(jìn)出傳動(dòng)柜與動(dòng)力線左右分離，柜內(nèi)盡量減少并行; 檢查室外所有網(wǎng)線鋪設(shè)情況，杜絕電纜的混放情況。
(2) 由于總體線路較長(zhǎng)，在某段網(wǎng)絡(luò)線路上加裝放大器(REPETER)，避免因信號(hào)衰減造成的網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定。在OS1.1.2增加信號(hào)放大器。另外，對(duì)PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)插頭的連接情況進(jìn)行檢查，做好長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)插頭的焊接松動(dòng)檢查和屏蔽工作。
(3) 針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在不影響生產(chǎn)的前提下，適當(dāng)降低網(wǎng)絡(luò)的波特率，達(dá)到穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的目的。PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)的波特率與傳輸距離成反比.
(4) 為杜絕此類PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)問題，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)線性位移傳感器和編碼器造成的大量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)暫時(shí)丟失問題，決定采用SIEMENS SM338 模板+浙大精益( TEC) SSI 型磁致伸縮位移傳感器對(duì)其進(jìn)行改造，即把橫切線上使用PROFIBUS 類型的線性位移傳感器和編碼器改為浙大精益( TEC) SSI 型磁致伸縮位移傳感器，這樣這些傳感器就可以直接與SIEMENSSM338 模板連接。再把這些SM338 模板組態(tài)到就近的幾個(gè)ET200 站內(nèi)，不但大大減少了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)度，而且即使某個(gè)線性位移傳感器或編碼器出現(xiàn)故障，也不會(huì)影響到整個(gè)PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)的通斷。這樣就不會(huì)出現(xiàn)以前某個(gè)PROFIBUS 類型的線性位移傳感器或編碼器出現(xiàn)故障導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓的狀況，查找問題就非常直接明了，從而有力地保證生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。具體方案如下:
①重新對(duì)橫切機(jī)組的線性位移傳感器和編碼器進(jìn)行選型( SSI 型磁類型) ，經(jīng)多方比較最終確定采用浙大精益TEC 的磁致伸縮位移傳感器代替MTS 的PROFIBUS 線性位移傳感器。
②在現(xiàn)有ET200 站的基礎(chǔ)上，本著盡量少增加ET200 站或不增加的原則，重新對(duì)添加SM338 模板的ET200 站進(jìn)行組態(tài)，增減SM338 模板，修改相關(guān)配置參數(shù)并重新下裝到PLC 里，并根據(jù)整體的ET200站的布局對(duì)線性位移傳感器或編碼器重新敷設(shè)雙絞雙屏的DJVPVRP(4×2×0.75) 電纜并接線.
③在軟件方面，對(duì)原來的程序和人機(jī)接口界面進(jìn)行修改， 重新編寫SSI 類型傳感器接口程序( 根據(jù)線性位移傳感器的二進(jìn)制或格雷碼的位數(shù)選型) ，修改人機(jī)接口程序的接口變量的引用.密封圈和液壓油之間為對(duì)流換熱，油溫升高時(shí)，密封圈的溫度隨之升高，呈線性規(guī)律，溫度比油液溫度高46 ℃。當(dāng)系統(tǒng)散熱條件不好時(shí)，液壓油溫升大，會(huì)使密封圈溫度過高。
5 結(jié)論
(1) 導(dǎo)致密封圈溫升的熱源有兩種: 摩擦生熱和機(jī)械滯后生熱，兩者都不可忽視;
(2) 摩擦生熱主要使密封圈與活塞桿接觸部分溫度升高，機(jī)械滯后生熱使密封圈中心部分溫度較高，其溫升明顯高于摩擦引起的溫升。兩種熱源作用下，密封圈有很高的溫度場(chǎng);
(3) 對(duì)于相同橡膠材料，油壓、相對(duì)滑動(dòng)速度以及油溫的增大，均使密封圈溫升明顯增加。因此工作中限制工作壓力和相對(duì)滑動(dòng)速度以及較好的散熱條件，對(duì)降低密封圈溫升、提高密封性能和使用壽命有利。
(4) 文中建立的模型，為定量分析各類密封圈溫度場(chǎng)提供了研究基礎(chǔ)和方法。
會(huì)員1.png)