常化退火機(jī)組電氣自動化軟件系統(tǒng)定位控制方案設(shè)計及實現(xiàn)

高穎

【摘 要】針對常化退火機(jī)組生產(chǎn)工藝要求，對其電氣自動化軟件系統(tǒng)進(jìn)行控制方案設(shè)計；選用西門子S7-400PLC進(jìn)行系統(tǒng)控制，選用西門子PCS7系統(tǒng)作為軟件平臺，系統(tǒng)控制中需要很多精確的帶頭帶尾定位，針對這種情況，在本文詳細(xì)闡述了定位控制系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計方案。

【關(guān)鍵詞】開卷機(jī)；活套；卷取機(jī)；PLC；定位；自動；軟件

一、機(jī)組生產(chǎn)工藝過程描述

1.機(jī)組入口段。在鋼卷上到開卷機(jī)上后，開卷機(jī)的外支撐擺上，卷筒脹緊后，開卷機(jī)的二個壓輥擺下，同時小車下降返回等待位（1#鞍座），人工點動開卷機(jī)，將帶頭旋轉(zhuǎn)到適合上開卷的位置，入口穿帶臺導(dǎo)板擺上并伸出到合適的位置，聯(lián)合點動開卷機(jī)、及其2#壓輥，在帶鋼頭部穿過夾送輥矯直機(jī)1#側(cè)導(dǎo)輥后停止聯(lián)合點動，1#側(cè)導(dǎo)輥的1#輥對帶頭進(jìn)行對中，壓下夾送輥矯直機(jī)，入口穿帶臺導(dǎo)板擺下并縮回。至此上卷操作完成。上卷操作完成后，進(jìn)行“帶頭到切頭剪”穿帶自動，其依據(jù)夾送輥矯直機(jī)的夾送輥的編碼器和切頭剪前光電管進(jìn)行帶鋼跟蹤；帶頭達(dá)到切頭剪入口夾送輥與剪刃之間后，帶鋼停止，進(jìn)行1#側(cè)導(dǎo)輥的2#輥對中，至此該自動完成?！皫ь^到切頭剪”自動完成后，且?guī)布羟凶詣油瓿珊?，就進(jìn)行帶頭剪切自動。在帶頭剪切自動完成后，進(jìn)行帶頭到焊機(jī)的穿帶自動。在開卷機(jī)上剩余鋼卷直徑～Φ780mm時，入口段降速進(jìn)行甩尾操作，當(dāng)達(dá)到甩尾速度（25m/min）時，夾送輥矯直機(jī)的夾送輥和矯直輥壓下，同時No.1張力輥的二個壓輥也壓下。帶尾自動剪切過程中，檢查臺與切頭剪之間的光電管檢測到帶鋼尾部時，需要重新計算剩下部分帶鋼的每刀的剪切長度，保證最后一塊帶鋼的長度不小于300mm，否則它不能落入廢料箱內(nèi)。在進(jìn)行帶尾自動剪切過程中，同時進(jìn)行帶尾自動定位到焊機(jī)，還同時進(jìn)行入口的上卷操作。焊接完成后，啟動“焊縫退火定位自動”，進(jìn)行焊縫退火處理。在焊縫退火完成后，啟動“焊縫到月牙剪定位自動”，進(jìn)行焊縫處挖邊處理。在完成焊縫挖邊動作后，入口段就可以最大速度90m/min運(yùn)行，進(jìn)行充套操作，充套至入口活套的套量達(dá)到滿套量的～95%，以保證下入口段下一次的停車時間內(nèi)工藝段的速度要保持恒定。在入口活套充套完成后，入口段的速度降低，保持與工藝段速度一致。

2.機(jī)組工藝段。?；嘶馉t主要由下列爐段組成：進(jìn)口密封室ESCS、預(yù)熱爐PH、無氧化爐NOF、爐喉、均熱爐SF、水套冷卻裝置WJCS、出口密封室（DSCS）、空氣噴射冷卻段AJCS、水噴淋冷卻段WSCS。在水噴淋冷卻段出口有一對擠干輥，將帶鋼表面殘余水份擠干。No1熱風(fēng)干燥器將帶鋼表面烘干后，經(jīng)過No.6糾偏輥，使帶鋼對中運(yùn)行，帶鋼經(jīng)No.2轉(zhuǎn)向輥、No.3張力輥進(jìn)拋丸機(jī)拋丸處理以去除帶鋼表表面氧化鐵皮。拋丸后的帶鋼經(jīng)過拋丸后，經(jīng)過No.1轉(zhuǎn)向夾送輥，進(jìn)入清洗裝置，對帶鋼表面進(jìn)行清洗，在清洗裝置的出口設(shè)有一對擠干輥，將帶鋼表面水分?jǐn)D干，再經(jīng)過No.2熱風(fēng)干燥器將帶鋼表面烘干。在No.2熱風(fēng)干燥器后有No.4張力輥，其與No.3張力輥一起控制拋丸段的張力。然后帶鋼經(jīng)過No.7糾偏輥，保證帶鋼對中進(jìn)入出口活套，同上其將帶鋼轉(zhuǎn)向鋼結(jié)構(gòu)平臺下方運(yùn)行。再經(jīng)過No.

3轉(zhuǎn)向輥后帶鋼就進(jìn)入出口活套。出口活套內(nèi)設(shè)No.8糾偏輥用于保證活套內(nèi)帶鋼在機(jī)組中心線運(yùn)行?；钐壮隹谠O(shè)No.9糾偏輥，保證活套出口帶鋼對中，并將帶鋼轉(zhuǎn)向地面運(yùn)行。再經(jīng)過No.4轉(zhuǎn)向輥后帶鋼就轉(zhuǎn)入地面上的出口段運(yùn)行了。

3.機(jī)組出口段。帶鋼從No.4轉(zhuǎn)向輥出來后，經(jīng)檢查鏡進(jìn)行帶鋼上下表面的缺陷人工檢測。然后進(jìn)入No.5張力輥，No.5張力輥與卷取機(jī)一起形成出口段的張力控制。帶鋼經(jīng)過No.5張力輥后，就進(jìn)入分切剪。在進(jìn)行上述自動的過程中，同上進(jìn)行“帶尾卷取自動”，將帶尾準(zhǔn)確定位在～4點鐘方向。在帶尾卷取自動完成后，執(zhí)行“卸卷自動”，將鋼卷從卷筒上卸下并輸送到卸卷鞍座。在鋼卷離開卷筒區(qū)域后，立即執(zhí)行卷“取機(jī)鉗口定位自動”，將鉗口定位到與水平成～18°的位置，以利于帶頭的咬入。在“鉗口定位自動”完成后，立即執(zhí)行“帶頭卷取準(zhǔn)備自動”，將出口穿帶導(dǎo)板臺擺上，在該自動完成后，執(zhí)行“帶頭卷取自動”，將帶鋼在卷取機(jī)上卷取3～5圈。然后出口段就可以最大速度55m/min運(yùn)行，對出口活套進(jìn)行抽套操作，經(jīng)活套抽空，以準(zhǔn)備進(jìn)行出口段下一次的停車操作。

二、定位系統(tǒng)

定位的主要功能如下：將定位設(shè)置值諸如卷徑、重量、角度、圈數(shù)等轉(zhuǎn)化為長度；計算帶鋼實際位置；計算制動距離；輸出切換點。

3.多個定位同時啟動。在一個速度定位器上可同時啟動多個定位。在這種情況下，帶鋼定位控制器總是首先完成實際行程距離與定位設(shè)置值最接近的那個定位器。定位參數(shù)：定位設(shè)置值、實際行程距離、定位結(jié)束速度以及定位設(shè)置值與實際行程距離的差一同作為定位器的輸入值。

4.計算剩余定位長度。當(dāng)定位結(jié)束速度為0時，剩余定位長度為定位設(shè)置值與實際行程距離的差。定位控制器總是認(rèn)為定位結(jié)束速度為0。如果定位結(jié)束速度不為0，定位設(shè)置點將會更快到達(dá)。定位器這時會在定位剩余長度上加一個修正值，以補(bǔ)償該定位結(jié)束速度。

6.切換點定位。帶鋼定位切換點不是一個真正的帶鋼定位點。因此，當(dāng)線協(xié)調(diào)控制激活交換點定位時，MRG并不控制帶鋼的速度，而是計算帶鋼行程。當(dāng)帶鋼行程到達(dá)定位設(shè)置點時，MRG發(fā)出定位完成信號，帶鋼的速度不受任何影響。

7.故障處理。系統(tǒng)故障：在每個系統(tǒng)故障OB中，一個故障信息被置位。如果產(chǎn)生一個系統(tǒng)故障，MRG內(nèi)部產(chǎn)生快停。故障信息通過系統(tǒng)故障接口傳送給主令并通過主令傳送給HMI。

三、帶鋼定位在?；嘶饳C(jī)組中的應(yīng)用

由于帶頭、帶尾需要處理，因此必須定位。LCO傳送定位觸發(fā)信號和定位長度給MRG，它能初始化32個定位，每個定位歸屬于指定的速度線：定位1～11，速度線1；定位12～21，速度線2；定位22～32，速度線3。定位過程：首先要設(shè)定定位號，通過輸入信號ANST初始化定位（包括定位開始和定位長度）；通過輸入信號LOE復(fù)位定位信號。如果觸發(fā)了一個定位，LCO拷貝數(shù)據(jù)（設(shè)定點和控制字）到MRG，MRG根據(jù)數(shù)據(jù)信息完成定位，并發(fā)送相應(yīng)的狀態(tài)信號給LCO。

1.入口段自動部分。自動功能在如下的區(qū)域里實現(xiàn)：

功能描述：帶頭穿帶到切頭剪——帶頭從夾送矯直機(jī)以穿帶速度輸送到切頭剪；帶頭剪切——帶頭定位、分切剪入口夾送輥壓下、剪切、廢鋼輸出，重復(fù)以上動作，直到達(dá)到預(yù)先選擇的剪切次數(shù)為止；帶頭到焊機(jī)——帶頭從切頭剪通過剪前夾送輥以穿帶速度輸送到焊機(jī)，定位到焊機(jī)后停止；帶尾剪切——按照廢鋼設(shè)定長度定位到分切剪，切完第一刀，然后帶尾到焊機(jī)定位動作，把帶尾輸送到焊機(jī)的出口段，接著，帶尾碎片定位、分切剪入口廢鋼夾送輥壓下、剪切、廢鋼輸出，重復(fù)以上動作，直到達(dá)到預(yù)先選擇的剪切次數(shù)為止；帶尾到焊機(jī)——帶尾第一刀剪完后帶尾被送到焊機(jī)并定位；焊縫退火定位自動——帶鋼沖孔后，將焊縫定位到退火位置，觸發(fā)信號為焊縫檢測儀信號；焊縫自動到月牙剪——焊接完成后，將焊縫自動定位到月牙剪，以便月牙剪進(jìn)行自動沖切月牙；焊縫自動挖邊——當(dāng)焊縫準(zhǔn)確定位到月牙剪之后，月牙剪自動動作，準(zhǔn)確定位后進(jìn)行沖切動作。

2.入口段帶鋼定位。

1#線定位

2#線定位

備注：對每一個定位來說定位距離至少應(yīng)為：距離>（v2-v02）/2a，其中v=定位開始時的速度，v0=定位末了的速度，a=定位期間加速度。

3.出口段自動部分。

功能概述：焊縫到分切剪——根據(jù)TRACK跟蹤信號，焊縫到分切剪附近停車，剪切；焊縫剪切——在需要鋼板取樣和廢板剪切，或是焊縫檢測儀檢測出焊縫時，機(jī)組降速以進(jìn)行分卷，剪切的動作；帶尾到卷取機(jī)——完成機(jī)組出口焊縫剪切，取樣，后帶尾自動運(yùn)行到卷取機(jī)4點鐘的位置，為卸卷做準(zhǔn)備。

4.出口段帶鋼定位。定位2～11，速度線1；定位12～21，速度線2；定位22～32速度線3。

1#線定位

2#線定位

備注：對每一個定位來說定位距離至少應(yīng)為：距離>（v2-v02）/2a，其中v=定位開始時的速度，v0=定位末了的速度，a=定位期間加速度。

四、總結(jié)

帶鋼定位系統(tǒng)的精確性決定了冷軋生產(chǎn)線的連續(xù)性，在實際運(yùn)行生產(chǎn)過程中，軟件運(yùn)行良好，定位精度高，尤其是帶尾，帶頭到焊機(jī)的定位精度高，保證了常化退火機(jī)組的連續(xù)運(yùn)行。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]西門子工廠自動化產(chǎn)品系列技術(shù)手冊

[2]SIMATIC PCS7系統(tǒng)應(yīng)用及說明