沙钢永新四车间棒材生产线长时间被电控系统存在的问题所困扰：一方面是传动系统故障频发，莫名速度跌落造成堆钢，烧可控硅快熔造成停产；另一方面是主轧线速度控制不理想，活套不能正常投入，长期处于拉钢轧制状态，造成轧件头尾超差严重，大大影响产品质量和收得率。
多年尝试自动化系统改造让沙钢意识到，电控系统的好坏主要体现在软件上，取决于软件设计和编制者对工艺过程和控制技术的深层理解和掌握。在该公司副总经理周善良的最终决策下，沙钢一改以往电控改造只注重设备硬件更新、不注重软件提升(治标不治本)的做法，首次尝试了请中冶京诚旗下北京京诚瑞达电气工程技术有限公司(以下简称京诚瑞达)来实施以软件为主的主轧线电控系统改造。
通过此次改造，长期困扰沙钢的问题得到了有效解决。新的系统引入了先进的工艺思想，主轧线的运行状态显示得更直观，沙钢工艺操作人员对棒材控制的理解更加深刻，真正体验到了精品电控的价值。
该项目签订于2014年11月18日，主要内容包括5号、6号、15号、16号轧机传动系统和主轧线速度控制系统。传动装置控制部分采用6RA80的改制板，对电枢电流、电枢电压、励磁电流进行扩容；除对4套传动设备更新外，还对老传动系统进行了参数纠错、优化升级，以提高生产效率；为节省投资，电气控制部分对原有轧线PLC控制柜和OS操作箱均利旧，新增轧线主速度控制PLC柜用于主轧线速度控制、活套控制和机架间微张力控制。为了发挥新系统的优势，保证系统的稳定性和调整的快速性，京诚瑞达在充分了解旧系统的情况下，重新梳理了自动化系统结构，新增了主控操作台等，新增PLC柜内仍安装S7-400框架，使用先进的CPU 416-3 PN/DP，通过DP/DP耦合器与车间原有PLC进行可靠高速通信，柜内还安装数字量输入、输出板各一块，安装高速模拟量输入模板一块，以提高活套控制精度，按标准配置电源、空气断路器、中间继电器和相应的接线端子等。监控系统提高了工艺理念，规范了轧制程序表和操作人员操作方式。改造后的电控系统大大提高了主轧线控制系统的安全性、稳定性、先进性。
2014年12月15日，在沙钢永新设备厂长王永祥的组织下，该车间进行了为期30天大修，并借此大修时机实施了主轧线电控改造。2014年12月21日到26日换柜、接线，27日到28日电控调试，29日热试车，之后很快投产达产，甚至超产。
经过此次电控系统改造，沙钢永新四车间取得了很大的收获，主要体现在轧制工艺控制和生产操作、传动控制系统和电网质量诊断等3个方面。
稳定工艺控制 优化生产操作
系统改造实施的过程也是京诚瑞达向沙钢输送先进的工艺概念和控制思路的过程。为使沙钢技术人员尽快适应掌握新系统，发挥先进系统的优势，双方就棒材生产的工艺概念和控制思路进行了深入的技术交流和沟通。在此基础上，京诚瑞达技术人员进行了为期半个月的现场培训和操作指导。
在轧制程序的设置上，他们澄清了工作辊径的概念，抛弃了用各机架线速度表达轧线速度设定体系的落后方法，建立了用出口线速度和各机架延伸率确定整个轧线速度匹配关系的本质性概念。在京诚瑞达技术人员的指导下，沙钢永新四车间从没有延伸率、级联、微张力、自适应轧制等概念到接受和掌握了这些概念，并能够根据画面显示的数据和曲线正确判断机架间张力的大小，活套调节是否正常，机架间速度匹配是否合适，自适应是否正常等；还能够在必要时实施恰当的干预。
在活套使用上，他们明确了活套理想套型与套高设定和起套辊高度的关系，并掌握了快捷便利的活套高度传感器标定方法。经过一段时间的操作实践，沙钢永新四车间逐步适应了新系统，工艺操作水平和设备维护水平明显提高，京诚瑞达提供的控制系统的合理性、稳定性和先进性得以全面显现。直观的表现是活套能够全部而稳定地投入，产品条形质量比改造前有了明显提高，负公差指标也更容易实现。
比较以前的老系统，沙钢永新四车间总结了新系统的4点优势。
优势一：活套的稳定使用和稳定的控制系统，使条形稳定，头尾偏差比改造前小很多。即轧件头尾与中间尺寸稳定，头尾的纵筋、横筋等尺寸超差长度明显比改造前短，以前超差长度大于500mm，现在超差长度能够稳定在200mm以内。按四车间产品平均单重2.45kg/m(规格ф20mm)，年轧50万根(钢坯重量2t，年产100万t)，每只钢坯少切除超差材300mm算，相当于每年多生产367t钢材。
优势二：多个活套的稳定使用和稳定的控制系统，使台下调整工调整辊缝值的幅度比以前小很多，且变得有规律，负公差目标更容易实现。
优势三：控制系统和传动系统运行稳定，缩短了非计划停机时间，提高了设备运转率。根据沙钢提供的统计数据，2015年1月、2月设备运转率比去年同期分别提高10.11%和7.36%，并且2015年2月份比1月份的设备运转率又提高了1.46%。
优势四：操作台操作习惯适应后，比以前操作合理、方便、顺手；现场活套高度标定方便快捷；活套检测、辊径测量、起套辊高度调整等概念清晰，要领明确。
升级传动与控制系统 优化参数与动态性能
传动控制系统的升级改造，包括根据技术附件要求，更新了5号、6号、15号和16号轧机的整流柜、调节柜和交流开关柜，并进行了静态调试和热负荷调试；为使全线传动系统都能更好地响应控制系统的要求，还特别对利旧的14台老传动进行了参数调整和动态性能调整。例如，针对老传动存在的速度跌落问题，经诊断，判定原传动的反电势基准值采用系统自动优化后的数值，取值偏高，是原传动系统发生速度跌落的原因。此次调试增加了附加给定，从而彻底消除了速度跌落隐患。在调试过程中，京诚瑞达对全线所有传动系统进行了电流标定调整，以及调试后的波形录制和参数备份。调试完成后，该公司对电气传动维护人员进行了认真的培训，以提高沙钢维护人员对生产线保驾护航的能力。
传动控制系统经过一系列的改造优化和参数调整后，故障率明显降低，稳定性明显增强。特别是此次改造彻底解决了15号、16号、5号、6号机架传动系统转速跌落造成堆钢的老大难问题，消除了沙钢的心头之患，为持续顺畅生产创造了条件。为方便沙钢各级管理部门了解旧传动的情况，京诚瑞达专门编制了《沙钢永新四车间传动升级调试及特别对旧传动进行调试的工作报告》，为沙钢的后续改造工作提供了重要的参考资料。
实施电网质量诊断 查找电网现存隐患
由于改造前传动系统存在不明原因事故频发的情况，各方对电网的稳定性一直存有疑虑。为消除上述疑虑，进一步了解轧钢车间的供电系统运行状况和电能质量状况，并为持续安全稳定供电提供客观数据和改进意见，京诚瑞达在合同范围外为沙钢进行了电能质量测试。在车间正常生产的工况下，京诚瑞达对各测试点的各项电能质量指标进行采集，并根据国标进行评估后形成了车间电能质量评估报告，其测试结果如表1。
从车间电能质量评估报告中的测试曲线和测试报表可以看出，由于仅采取固定补偿措施，系统无功过补偿的情况严重，有无功倒送现象；同时轧钢机等大功率冲击负载的接入，电压降低的现象明显，在轧钢间隙母线电压升高较大。为此，京诚瑞达提出了车间供配电系统改造的意见，建议沙钢改造滤波兼无功补偿装置，增加TCR动态无功补偿装置，这样可以降低电压波动，提高车间供电系统的电能质量，从而延长电气设备的寿命，提高生产的安全性。
在测试过程中，京诚瑞达技术人员还了解到，厂区内时常发生由电缆故障特别是电缆火灾事故引起的停电事故。而电缆发生火灾事故的原因较多，它与电网系统的短路电流、接地方式、电缆的热稳定、敷设方式等有关。供配电系统安全就是最大的效益，发生事故就是最大的损失和浪费。车间电网的安全与全厂电网的安全是相互影响的，因此，对全厂供电系统进行一次深入的诊断意义重大。除了电能质量的测试外，最重要的是诊断全厂供电系统的安全性、可靠性，找出供电系统的安全隐患并提早预防，避免重大的电气安全事故。
2015年3月初，在沙钢公司中层领导会议上，沙钢总经理听取了沙钢动力设备处关于永新四车间主轧线改造项目的汇报，并对该主轧线自动化控制系统和传动系统的改造效果给予了充分肯定。永新棒材厂厂长钱卫忠表示，这次主轧线电控系统改造后，对顺利完成2015年全年产量指标充满信心。
京诚瑞达是国内冶金行业基础自动化控制方案提供商中的佼佼者，多年来在恶性价格竞争的市场环境中，坚持走精品路线，坚持技术创新和人才培养，在控制技术上不断改进提高，不断创造精品控制系统并推送给用户。沙钢作为国内民营钢铁企业的领头企业，多年来坚持走技术革新之路，不断寻求新的效益增长点。通过这个项目的精诚合作，沙钢获得了实实在在的收益。
沙钢永新四车间棒材主轧线自动化控制系统改造工程的成功实施，也反映出我国棒线材生产线中还有许多可挖掘的潜能，用户对优秀的软件和服务充满期待，基础自动化技术水平大有提升的余地。 |
