型材线电气系统设备优化与创新

摘 要：河钢集团宣钢公司型材车间冷锯区域电气设备在经过7年使用后，部分电气故障率高，重复性故障发生频繁，影响正常生产顺利进行。经测试分析，发现型材生产线电气系统存在大量设备隐患，主要问题是网络系统、传动装置、PLC系统及接地系统等重点设备，通过对整个DP网络线路重新敷设对加屏蔽防护，隔离PLC各模板24 V供电，将加热炉重点设备安装应急启动等技改后，使型材电气设备故障率大幅降低，保证了设备的正常运行。

关键词：PROFIBUS-DP 传动装置 PLC

中图分类号：TU855 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）06（c）-0001-02

宣钢型材生产线工程是全连轧，建设规模为年产70万吨合格角槽钢矿用U型钢及大规格圆钢。型材生产线从2007年投产以来，型材生产线在生产运行过程中电气故障率高，重复性故障发生频繁，影响正常生产顺利进行。经测试分析，发现型材生产线电气系统存在大量设备隐患，之前的一些工作主要对一些具体故障局部进行了整治，但效果甚微。该次我们针对型材电气系统整体，抓住网络系统、传动装置、PLC系统及接地系统等重点设备及重点项目总体进行根治，从而以减少型材电气设备故障率。

1 故障现象

型材线在生产过程中，由于设计、环境等诸多因素的影响，并随着电气设备的老化电气事故不断增多。主要问题DP网络系统不稳定，轧机传动装置发生报故障，PLC系统存在隐患，这些问题直接导致设备故障率居高不下，极大地制约了产能的实现。

2 故障分析

根据故障现象分析原因如下。

（1）前期设计和施工不完善，轧机装置的总线电缆受到动力缆的干扰；CBP通讯板有问题，如果CBP通讯板出现问题，也能造成通讯丢失数据；总线电缆连接头连接不好；由于前期施工时没有使用DP线剥线的专用工具，而使用电工刀和钳子等工具，可能在剥DP线时对铜芯造成伤害。总线电缆信号衰减，前期DP网络设计问题，由一块通讯CP 433-1模板带动两段DP网络，致使DP电缆信号衰减，甚至引起DP网络通讯中断。

（2）针对传动装置发生的故障，电气人员边摸索边分析问题，分析传动故障导致长时间停机的原因如下：配电室密封不严问题。配电室门窗及传动柜柜体密封不严，装置容易进入金属粉尘颗粒；配电室内冷却装置能力不足；装置内部金属粉尘问题。装置内部存在大量灰尘，虽然之前电气人员定期对装置清扫，但只是将装置外部进行了清理，装置内部仍吸附有大量金属粉尘颗粒，极易引起装置绝缘降低造成短路故障；控制反馈环节出现电力电磁干扰；检测方法有限，检测手段原始效率低下；装置内元器件点检方法不正确。

（3）全线各PLC中模块由同一24 V电源模块供电；加热炉各重要设备无应急启动。

3 故障解决办法

根据以上故障原因分析结果，特提出以下解决办法。

（1）将轧机和辊道的DP总线电缆有问题的地方重新敷设并加屏蔽防护，同时，按照施工规范，重新布置DP总线电缆与动力电缆，大大降低动力缆对DP网络的干扰；将出现过通讯故障的轧机装置的CBP通讯板全部更换新板；将PROFIBUS-DP连接头改为光电隔离连接，进一步将电磁干扰对DP网络的影响降低；使用了FastConnect（DP网头专用工具）并在做好的DP头上加锡，消除网络接头处接触不良引起的信号问题；改造前的DP網络是从PLC通讯板到末架装置，分为2路：第一路从9架轧机→8架轧机→5架轧机→4架轧机→1架轧机→2架轧机→3架轧机→6架轧机→7架轧机；第二路从13架轧机→12架轧机→10架轧机→11架轧机→出炉辊道1段→出炉辊道2→轧机中间辊道→1架轧机替补辊道→3轧机替补辊道→11、13架轧机替补辊道，所有的轧机装置都是和PLC的一个通讯模块连接；为防止总线电缆信号衰减，采取了以下措施：①将2路线并为1路，即PLC通讯板CP→9架轧机→8架轧机→5架轧机→4架轧机→1架轧机→2架轧机→3架轧机→6架轧机→7架轧机→13架轧机→12架轧机→10架轧机→11架轧机→出炉辊道1段→出炉辊道2→轧机中间辊道→1架轧机替补辊道→3轧机替补辊道→11、13架轧机替补辊道。②分别在4架轧机和1架轧机、11架轧机和出炉辊道1段之间的DP总线上加装中继器，使其起到放大信号的作用。③在每两台变频器之间的DP总线电缆屏蔽层上使用屏蔽夹与保护地相连，并将DP总线的屏蔽层连接至CBP通讯板接地上，确保每段总线电缆的屏蔽充分与保护地相连接；在网络路末端装置上加装端结PROFIBUS的电阻，即在11、13架轧机替补辊道上加装，使其起到屏蔽干扰的作用。④降低原来的DP通讯速率，由原来的500KB/s降低为现在的187.5 kB/s，使其降低故障发生率。⑤延长网络报文故障时间，由1 ms改为1 000 ms，降低逆变装置网络重故障。

（2）对配电室门窗进行了封堵，防止风沙吹入；对传动柜柜体下方使用防尘堵料和防火泥进行封堵，防止轧钢氧化粉尘进入；在配电室内增加冷却空调数量，并且安装轴流风机在配电室内形成对流，使装置内热量迅速排出，降低了温度过高引起的装置故障；通过不断摸索并向专家请教，电气人员已基本掌握了专业化的拆装清扫技术，利用检修时间定期对装置进行拆装清扫，降低了装置内部吸附金属粉尘引起的装置绝缘降低短路故障；将控制反馈环节的模板、线路、编码器屏蔽层充分与保护地相连，并依照施工规范降低动力电磁干扰的影响；利用先进的检测手段迅速排查故障点，减少排查处理故障时间；使用正确的点检方法，对各装置运行温度、各控制模板运行状态进行跟踪，对重点元器件模板CUVC板、DTI板、IVI板运行状况提前预知预判，在损坏前及时进行更换，降低模板元器件故障。

（3）将PLC中CPU及通讯模板供电分开，将远程站通讯模板与I/O模板供电分开、高速计数模板供电加以隔离，降低了由于现场高电压、高电流及电磁干扰对PLC的影响，降低了PLC故障率，并且出现故障时便于查找维修，节省处理故障时间；加热炉关键区域由于网络对关键设备的影响，采用应急开关加装了加热炉1#、2#鼓风机和空气、煤气引风机以及柴油泵手动应急开关，一旦加热炉出现故障时，鼓风机、引风机以及柴油泵可正常运行；对出入炉悬臂辊增加工频控制方式，PLC出现故障时可正常运转，确保加热炉在PLC出现故障时可正常运行。

4 故障分析总结

这里遇到故障都是由于设计、制造等方面存在不合理的地方和现场环境恶劣造成的，因此，要注意以下几点：（1）当DP网络系统不稳定时，可对整个DP网络线路重新敷设对加屏蔽防护，更换光电隔离DP网头，并对DP网头、CBP板充分接地，降低电磁干扰影响。（2）掌握正确的点检方法、先进的检测手段及，专业化的装置拆装清扫技术以降低传动装置故障率。（3）隔离PLC各模板24V供电，降低PLC故障率并节省处理故障时间。（4）将加热炉重点设备安装应急启动，确保加热炉在PLC出现故障时可正常运行。

5 结语

通过以上的措施，型材生产线电气故障明显降低，保证了生产和设备的正常运行。

参考文献

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