阿肯色州的一家大型美国钢厂需要一种全新的方法来处理卷料,以实现其按订单轧制生产战略。其工程和材料搬运设备合作伙伴Morgan Automation设计并实施了一个全自动化、无人操作的三台起重机系列,与两台线圈转移车一起工作,从热轧机的步进梁上接收热线圈。在制造该系统解决方案的过程中,Morgan求助于其长期的驱动器和运动控制合作伙伴西门子,西门子提供了完整的驱动器、plc、安全I/O、电能质量计、PC、无线硬件加通信软件及其TIA门户,用于项目调试和监控。摩根自动化公司总裁马克·沙拉米塔罗(Mark Sharamitaro)表示:“西门子解决方案在该项目上的卓越可靠性和性能对于帮助我们在运营的前六个月内实现完全的运营效率和零停机是非常宝贵的。”

这一新建项目涉及工厂每天处理约1000卷钢或30000吨钢。该场地的典型线圈外径约为83“x 82”W,平均重量为28吨。由于轧钢厂以“定做”的心态运行,因此面临着双重挑战,即处理轧钢厂的热盘管,并组织它们通过卡车、铁路或驳船进行装运,地面上还有一个额外的象限,用于通过摩根公司提供给酸洗线冷连轧机(PLTCM)的盘管转运车进行盘管的运输在这里。在拟建的封闭式线圈堆场中,步进梁将从热轧机运送线圈,然后起重机抓斗将单个线圈固定,并将其放置在线圈转运车或地板上适当象限的鞍座上。在生产时间较短的情况下,系统会将线圈分类整理到适当的位置,以节省存储空间,并实时进行全面跟踪。每个起重机都有一个用于温度传感的热成像摄像机,以及一个正在申请专利的激光定位系统。通过实时KPI计算,全面的数据跟踪清晰地显示在磨机控制室中。

这个新的自动线圈堆场(ACY)的目标包括减少生锈和腐蚀的室内设施,改进线圈处理以满足运输协议,通过消除升降机装卸和减少线圈的物理距离来降低能源成本,加上更快的定位线圈在他们的鞍上起重机处理到装运分期区域。总体而言,关键是人员的安全,因此,一个由9个远程I/O机柜和21个安全门组成的系统将被实施。整个操作的集成将由专有的摩根CEPHAS物流管理系统处理,该系统使用基于规则的算法决策引擎。所有的信息管理都将通过内部平台和虚拟专用网(VPN)由工厂人员进行传输和处理。

根据这些物流、性能目标和系统集成要求,Morgan开始与西门子团队合作,利用全套产品和软件选项,为ACY构建最佳物料搬运、运动控制和数据管理系统。据Mark Sharamitaro所说,“我们正在将已建立的CEPHAS仓库管理系统引入这一挑战,并试图将其与单一用户界面结合起来,由客户制定的规则驱动,因此每个线圈上基本上只有一桶数据。”线圈的所有物理特性和温度以及确定的放置位置。所有这些数据通过一系列西门子SINAMICS驱动模块、SIMATIC PLC和SINEMA网络监控服务器进行传输,并辅以WinCC V16监控系统进行远程监控。此外,西门子还提供了其SCALANCE无线以太网交换机套件和接入点,用于将环形拓扑和VLAN数据传送给磨机控制室人员。

西门子SIPLUS控制器组件在e-house外使用,因为环境温度更高,因为这些设备是为更恶劣的环境建造的。Sharamitaro报告说,摩根团队实际上测试了这些组件,超出了他们公布的评级,所以他的团队知道它们将在这个应用程序中发挥作用,特别是当起重机拿起一个热线圈,并将其吊到小车附近的时候。

Sharamitaro还指出,需要一个嵌入式质量系统来识别地板上的二次线圈并确定其传输路径。当抓取每个线圈时,一个由传感器、开关、I/O电源、驱动器、PLC和无线通信组成的完整电池将信息从起重机小车直接发送到控制室。三个190吨重的因此,起重机完全同步,用于处理来自热轧机的进厂钢卷,以及将钢卷放置在转运车和分段生产线中。这些信息提供给Morgan Automation的CEPHAS系统,该系统根据热轧机设定的预定参数,对每个钢卷进行算法确定。非常有效因此,实现了安全可靠的线圈处理系统。

如果锁定装置接合,磨机人员(如视频链接所示)无法访问ACY中的四个象限中的任何一个。地面安全系统字面上是在允许人员进入该区域之前“请求”起重机的许可。

业务开发经理罗兰·纳贾巴尔(Roland Najbar)和客户经理里克·卢德洛(Rick Ludlow)是西门子项目的领导者,他们都专注于起重机行业。Najbar对该项目的评论,“一旦摩根提出了全部要求,我们就着手组装我们的运动控制和物料处理产品及软件套件,以适应这些要求。工厂需要完全无人值守的操作和无线通信,这带来了一些挑战,但我们的团队以久经考验的驱动、无线和无线通信相结合的方式来应对PLC产品以及一些较新产品,如SINEMA网络监控系统。”他进一步指出,摩根通过与CEPHAS(摩根物流管理系统)的集成,将西门子产品的性能提升到了一个新的高度。CEPHAS是摩根的物流管理系统,可执行库存跟踪,并以时间敏感且确定的运动顺序将每一卷从工厂运送到装运阶段。

SINAMICS在该应用程序上驱动与SIMATIC S7-1500 PLC的接口,通过安全I/O网络无缝分发数据和命令,该网络也由西门子起重机团队提供。

Najbar还提到了驱动安全和生产隔离中的故意冗余,使起重机能够保持独立工作,但以高度集成的方式实现工厂的不间断生产环境。通过西门子SIMATIC S7-1500TF可编程逻辑控制器(PLC),系统中的驱动装置和集成安全装置一起提供。PLC上的开放通信协议允许C++高级语言应用,如协议转换器、数据库连接、复杂算法,例如摩根CEPOS系统上的加上起重机视觉系统和激光跟踪器的集成。

为了证明节能效果,西门子还提供了PAC3200电表,用于跟踪和记录系统中持续的功耗,并通过网络协议高效地传输数据。西门子解决方案中的另一个关键组件是SINAMICS S120智能线路模块,用于起重机应用,其特点是车载再生驱动。例如,在下降过程中,该功能从起重机获取多余的电机功率,并将其输送至系统中的另一个部件或返回电网,以便为客户实现可跟踪的节能。此外,该智能线路模块在起重机领域有着特殊的应用,因为它的特点是线路换向馈电,通过使用IGBT可避免晶闸管整流器典型的换向故障,从而得到增强。

关于摩根自动化

Morgan Automation是Morgan Engineering的姐妹公司,也是Morgan Industries group of Companys的一部分,该集团为钢铁行业服务了150多年。摩根设计、设计、建造、委托和服务其系统。摩根工程(Morgan Engineering)是全球知名的桥式电动移动起重机的领先设计师,拥有数千项专利和设计,以及30000多台起重机的制造商。除了为铝业公司、钢厂、发电厂、垃圾处理设施、集装箱装卸和一般工业定制桥式起重机外,摩根还制造转运车、钢包、废料桶、压力机、机械手和大型制造设备。十多年来,它一直与西门子运动控制公司保持着密切的供应商关系。

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