PLC在雙邊剪控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

【摘要】近幾年來，由于社會的不斷發(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)場總線系統(tǒng)的應(yīng)用非常普遍。對于雙邊剪控制系統(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、鋼板對中設(shè)備、換剪刃設(shè)備、碎邊運輸和收集裝置等結(jié)合而成。雙邊剪最關(guān)鍵的設(shè)備為8臺夾送輥，主要通過夾送輥完成鋼板的步進(jìn)。雙邊剪的主要傳動是通過4臺交流電機(jī)為380kW的設(shè)備結(jié)合而成。固定側(cè)以及移動側(cè)夾送輥使用同步軸連接來完成機(jī)械的同步。

一、雙邊剪控制系統(tǒng)

1、雙邊剪的剪切過程

在剪切一個步長為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)一直處在運行狀態(tài)，剪切機(jī)持續(xù)運轉(zhuǎn)并剪切鋼板。入口夾送輥依照規(guī)定步長持續(xù)2次送板，光柵PH4遮光，出口處夾送輥下降后將鋼板壓緊，此時的入口和出口夾送輥同步依照步長1300mm進(jìn)行運轉(zhuǎn)。

依照設(shè)置步長切兩次，因為此時廢料并沒有送達(dá)至夾送輥的位置，因此廢料導(dǎo)軌會自動閉合，直到廢料送達(dá)至后夾送輥處，之后廢料導(dǎo)軌才會打開，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化剪切，雙邊剪自動化控制系統(tǒng)采用了德國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)包含了二級服務(wù)器、WINCC、PLC S7-400、傳動變頻器系統(tǒng)。而PLC S7-400同二級服務(wù)器之間是透過工業(yè)以太網(wǎng)完成通訊。PLC S7-400同傳動變頻系統(tǒng)透過PROFIBUS-DP完成通訊。操作平臺在輸入及輸出ET-200M中，依舊透過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S7-400站獲取。PDA系統(tǒng)記錄了所有生產(chǎn)過程， 一旦出現(xiàn)設(shè)備故障，就能夠透過這個系統(tǒng)進(jìn)行分析，十分便捷[1]。

二、主電機(jī)的控制和優(yōu)化

主傳動裝備通過上下可分的主減速機(jī)箱體、軸、齒輪、偏心軸構(gòu)成。兩處個通過2臺電機(jī)驅(qū)動進(jìn)行。4臺電機(jī)里，將其中一臺作為主電機(jī)，其余的均通過這臺主電機(jī)的速度作為運轉(zhuǎn)參考，以完成4臺電機(jī)同步運行的目的。每運行一周就是一個剪切過程的完成，透過檢測元件來傳達(dá)同步信號，透過變頻器執(zhí)行動態(tài)同步調(diào)節(jié)。透過絕對值編碼器來判斷離心軸的位置，透過不同點，讓計算機(jī)實現(xiàn)不一樣的控制過程。例如，對于77°到180°之間而言是剪切的過程，對于202°開始是鋼板透過夾送輥的輸送過程，將剪切與輸送進(jìn)行交替，使得二者不會出現(xiàn)沖突。

透過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是傳動控制。

1、主電機(jī)控制

主動控制大致包含速度控制、位移控制和同步控制等等。先要將一切電動命令透過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來進(jìn)行速度的設(shè)定，參數(shù)值也要有一些透過FB910送到FB971處，有的速度之需要送至HMI，來讓操作人員進(jìn)一步了解。逆變和故障信號也要透過FB569向FB971傳輸條件，之后送達(dá)到傳動處。

2、位置的準(zhǔn)確定位

透過FB975功能塊的命令來選擇相關(guān)的位置信號以及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)值以及實際值對比、夾送輥的動作曲線，TRK_HEAD_ACTPOS作為鋼板頂部的實際位置，夾送輥速度曲線會顯示在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，范圍是由0°到360°，恰巧為一個完整的旋轉(zhuǎn)過程，能夠發(fā)現(xiàn)，在這兩個指示線相互間為一個周期，時間為2s，夾送輥開始運轉(zhuǎn)的時間正是電機(jī)位置處在200°前后時，之后為剪切時間，一定要在夾送輥速度在0時，并且要在一個周期里完成這些動作。

鋼板的位置跟蹤以及事件觸發(fā)透過檢測元件完成。通過預(yù)先規(guī)定好的剪切步長，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個剪切周期以后，出口夾送輥下降。通過本體收割光柵信號的改變，入口夾送輥上升，出口價訟棍的上升要通過本體的第三個光柵信號進(jìn)行轉(zhuǎn)變。

因為雙邊剪后置設(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位置顯現(xiàn)出來，在鋼板尾部達(dá)到3000mm時，剪切完成[3]。

結(jié)束語

自從正式投入生產(chǎn)之后，PLC在雙邊剪控制系統(tǒng)中的運轉(zhuǎn)十分平穩(wěn)，并且可靠性以及自動化程度非常高。操作非常簡單，較大的降低了工作人員在勞動方面的強(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，張國鋒，李曉輝，李曉虎，李曉靈，王信堯，于美麗，耿加深.自動控制技術(shù)在雙邊剪精確剪切中的應(yīng)用[A].中國計量協(xié)會冶金分會2011年會論文集[C].2011.

[2]王俊紅.雙邊剪控制系統(tǒng)設(shè)計優(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)研討會論文集[C].2010.