PLC在雙邊剪控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

【摘要】近幾年來(lái)，由于社會(huì)的不斷發(fā)展，經(jīng)濟(jì)的不斷提高，使得工業(yè)控制系統(tǒng)也獲得了明顯的進(jìn)步，可編程控制器綜合高速現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的應(yīng)用非常普遍。對(duì)于雙邊剪控制系統(tǒng)而言，此技術(shù)賦予了全新的應(yīng)用價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】PLC；雙邊剪控制系統(tǒng)；應(yīng)用

引言

雙邊剪設(shè)施是軋鋼生產(chǎn)線中主要設(shè)備之一，其作用是將鋼板的縱邊剪切掉，設(shè)備結(jié)構(gòu)主要從剪機(jī)本體、入口出口夾送輥、雙邊剪輸入輸出輥道、激光化纖設(shè)備、鋼板對(duì)中設(shè)備、換剪刃設(shè)備、碎邊運(yùn)輸和收集裝置等結(jié)合而成。雙邊剪最關(guān)鍵的設(shè)備為8臺(tái)夾送輥，主要通過(guò)夾送輥完成鋼板的步進(jìn)。雙邊剪的主要傳動(dòng)是通過(guò)4臺(tái)交流電機(jī)為380kW的設(shè)備結(jié)合而成。固定側(cè)以及移動(dòng)側(cè)夾送輥使用同步軸連接來(lái)完成機(jī)械的同步。

一、雙邊剪控制系統(tǒng)

1、雙邊剪的剪切過(guò)程

在剪切一個(gè)步長(zhǎng)為1300mm的鋼板，鋼板在輸入輥道后，將位置擺正，按下準(zhǔn)備剪切鍵，雙邊剪輸入滾到就會(huì)將鋼板頭輸送到指定位置，光柵PH2遮光，入口上的夾送輥將鋼板壓緊，操作人員在確認(rèn)后運(yùn)轉(zhuǎn)夾送輥，并開始剪切雙邊剪。將鋼板送達(dá)到雙邊剪本體。主電機(jī)一直處在運(yùn)行狀態(tài)，剪切機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)并剪切鋼板。入口夾送輥依照規(guī)定步長(zhǎng)持續(xù)2次送板，光柵PH4遮光，出口處夾送輥下降后將鋼板壓緊，此時(shí)的入口和出口夾送輥同步依照步長(zhǎng)1300mm進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。

依照設(shè)置步長(zhǎng)切兩次，因?yàn)榇藭r(shí)廢料并沒(méi)有送達(dá)至夾送輥的位置，因此廢料導(dǎo)軌會(huì)自動(dòng)閉合，直到廢料送達(dá)至后夾送輥處，之后廢料導(dǎo)軌才會(huì)打開，并返回原有的位置。夾送輥持續(xù)送板，光柵PH2關(guān)閉后，入口的夾送輥DP/R抬起，可是依舊要和后夾送輥保持同步。光柵PH4關(guān)閉后，出口夾送輥抬起，雙邊剪輸出輥道把鋼板運(yùn)出剪機(jī)，鋼板自行剪切。

2、雙邊剪控制系統(tǒng)的構(gòu)造

為了完成雙邊剪快速的自動(dòng)化剪切，雙邊剪自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用了德國(guó)SIEMENS公司的PLC控制系統(tǒng)，使用了其中的SIMATIC PCS7系統(tǒng)，整體系統(tǒng)包含了二級(jí)服務(wù)器、WINCC、PLC S7-400、傳動(dòng)變頻器系統(tǒng)。而PLC S7-400同二級(jí)服務(wù)器之間是透過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)完成通訊。PLC S7-400同傳動(dòng)變頻系統(tǒng)透過(guò)PROFIBUS-DP完成通訊。操作平臺(tái)在輸入及輸出ET-200M中，依舊透過(guò)PROFIBUS-DP及PLC S7-400執(zhí)行通訊。并且整體系統(tǒng)都具備剪切線工程師站、PDA系統(tǒng)以及打印機(jī)，需要的數(shù)據(jù)可以通過(guò)S7-400站獲取。PDA系統(tǒng)記錄了所有生產(chǎn)過(guò)程， 一旦出現(xiàn)設(shè)備故障，就能夠透過(guò)這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分析，十分便捷[1]。

二、主電機(jī)的控制和優(yōu)化

主傳動(dòng)裝備通過(guò)上下可分的主減速機(jī)箱體、軸、齒輪、偏心軸構(gòu)成。兩處個(gè)通過(guò)2臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行。4臺(tái)電機(jī)里，將其中一臺(tái)作為主電機(jī)，其余的均通過(guò)這臺(tái)主電機(jī)的速度作為運(yùn)轉(zhuǎn)參考，以完成4臺(tái)電機(jī)同步運(yùn)行的目的。每運(yùn)行一周就是一個(gè)剪切過(guò)程的完成，透過(guò)檢測(cè)元件來(lái)傳達(dá)同步信號(hào)，透過(guò)變頻器執(zhí)行動(dòng)態(tài)同步調(diào)節(jié)。透過(guò)絕對(duì)值編碼器來(lái)判斷離心軸的位置，透過(guò)不同點(diǎn)，讓計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)不一樣的控制過(guò)程。例如，對(duì)于77°到180°之間而言是剪切的過(guò)程，對(duì)于202°開始是鋼板透過(guò)夾送輥的輸送過(guò)程，將剪切與輸送進(jìn)行交替，使得二者不會(huì)出現(xiàn)沖突。

透過(guò)功能塊的方式表示出主電機(jī)控制結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)流。而FB920是模式選擇功能塊，F(xiàn)B975是基本邏輯以及開關(guān)替換，F(xiàn)B921是電動(dòng)功能控制，F(xiàn)B911是采集數(shù)據(jù)，F(xiàn)B910是速度的設(shè)定掌控，F(xiàn)B971是傳動(dòng)控制。

1、主電機(jī)控制

主動(dòng)控制大致包含速度控制、位移控制和同步控制等等。先要將一切電動(dòng)命令透過(guò)FB921的功能塊進(jìn)行，相關(guān)模式選擇也由FB920進(jìn)行傳輸。之后送至FB910來(lái)進(jìn)行速度的設(shè)定，參數(shù)值也要有一些透過(guò)FB910送到FB971處，有的速度之需要送至HMI，來(lái)讓操作人員進(jìn)一步了解。逆變和故障信號(hào)也要透過(guò)FB569向FB971傳輸條件，之后送達(dá)到傳動(dòng)處。

2、位置的準(zhǔn)確定位

透過(guò)FB975功能塊的命令來(lái)選擇相關(guān)的位置信號(hào)以及FB971的相互替換。

3、連鎖條件

繁瑣的連鎖關(guān)系可以透過(guò)FB911，或者直接由FB975作為FB971的輸入，才可以完成各種環(huán)境下的電機(jī)控制[2]。

三、PDA數(shù)據(jù)采集與分析

波形作為電極速度以及電極位移的參考數(shù)值以及實(shí)際值對(duì)比、夾送輥的動(dòng)作曲線，TRK_HEAD_ACTPOS作為鋼板頂部的實(shí)際位置，夾送輥速度曲線會(huì)顯示在PRLVACT中，最終兩處入口輥道以及出口輥道在速度方面以及夾送輥方面要確保完全一致，保證輸送鋼板的同步進(jìn)行。MD_SACT指的是電機(jī)剪切周期里角度的變動(dòng)，范圍是由0°到360°，恰巧為一個(gè)完整的旋轉(zhuǎn)過(guò)程，能夠發(fā)現(xiàn)，在這兩個(gè)指示線相互間為一個(gè)周期，時(shí)間為2s，夾送輥開始運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間正是電機(jī)位置處在200°前后時(shí)，之后為剪切時(shí)間，一定要在夾送輥速度在0時(shí)，并且要在一個(gè)周期里完成這些動(dòng)作。

鋼板的位置跟蹤以及事件觸發(fā)透過(guò)檢測(cè)元件完成。通過(guò)預(yù)先規(guī)定好的剪切步長(zhǎng)，夾送輥選擇先提速后減速的方法將鋼板進(jìn)行輸送。在完成了4個(gè)剪切周期以后，出口夾送輥下降。通過(guò)本體收割光柵信號(hào)的改變，入口夾送輥上升，出口價(jià)訟棍的上升要通過(guò)本體的第三個(gè)光柵信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)變。

因?yàn)殡p邊剪后置設(shè)置包含剖分剪，使用在寬度較大的鋼板處進(jìn)行剖分，因此還要將一些剖分剪的檢測(cè)位置顯現(xiàn)出來(lái)，在鋼板尾部達(dá)到3000mm時(shí)，剪切完成[3]。

結(jié)束語(yǔ)

自從正式投入生產(chǎn)之后，PLC在雙邊剪控制系統(tǒng)中的運(yùn)轉(zhuǎn)十分平穩(wěn)，并且可靠性以及自動(dòng)化程度非常高。操作非常簡(jiǎn)單，較大的降低了工作人員在勞動(dòng)方面的強(qiáng)度，大大提高了工作人員的工作氛圍。鋼板在剪切的精度方面控制的非常準(zhǔn)確，剪切的速度和送板的步長(zhǎng)穩(wěn)定，電氣故障率有所下降，進(jìn)而也令企業(yè)的板材生產(chǎn)線更加穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

[1]周濤，段文宇，張國(guó)鋒，李曉輝，李曉虎，李曉靈，王信堯，于美麗，耿加深.自動(dòng)控制技術(shù)在雙邊剪精確剪切中的應(yīng)用[A].中國(guó)計(jì)量協(xié)會(huì)冶金分會(huì)2011年會(huì)論文集[C].2011.

[2]王俊紅.雙邊剪控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2011.（08）.

[3]陳偉，楊優(yōu)民.淺談提高雙邊剪剪切質(zhì)量幾點(diǎn)想法[A].第三屆先進(jìn)軋鋼精整、包裝及鋼材加工配送技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C].2010.