基于PLC的可逆冷軋機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

郭昊坤，徐王俊

（江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息工程系，江蘇江陰，214405）

0 引言

鋼鐵行業(yè)是一個國家國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是社會發(fā)展和綜合國力的重要體現(xiàn)，軋鋼生產(chǎn)是鋼鐵行業(yè)的一個重要分支，其中冷軋鋼材的生產(chǎn)最為復(fù)雜，其技術(shù)含量最高、難度最大[1]。

我國目前常用的冷軋機(jī)中部分還有著軋輥數(shù)多、軋制溫度高、換輥復(fù)雜、配輥困難、輥系不穩(wěn)定等缺陷[2-3]，因此有必要對其進(jìn)行研究改造。本文基于PLC設(shè)計(jì)了一種可逆冷軋機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)，以達(dá)到減少故障發(fā)生的目的，且其加工精度滿足工藝要求。

1 總體方案設(shè)計(jì)

可逆冷軋機(jī)的電氣系統(tǒng)改造，主要是為了增強(qiáng)設(shè)備的可靠性，提高設(shè)備的利用率。從增強(qiáng)可靠性來說，主要解決設(shè)備的故障問題；從提高利用率來說，主要為了提高工作效率，擴(kuò)大可用度。由于可逆冷軋機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的好壞直接影響到電機(jī)的運(yùn)行情況，從而影響到被加工的產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備安全，故可逆冷軋機(jī)主要先考慮機(jī)床的拖動動力系統(tǒng)，再考慮電氣的控制方式。

若采用繼電器控制，則需要大量繼電器，其控制電路板十分復(fù)雜，對以后的提升功能和升級改造會很大困難。而采用PLC控制的話，即以一臺PLC，幾個繼電器和幾個接觸器來控制整個系統(tǒng)，其控制電路板的連線簡單，方便將來改造升級。

如圖1所示，為直流調(diào)速器的啟動過程，先通入直流調(diào)速器的控制電源（AC220V），調(diào)速器端口C9輸出+24V的直流電給B9端口，檢測調(diào)速器控制系統(tǒng)是否正常工作，調(diào)速器上的端口B1和B6所接的24V繼電器吸合，調(diào)速器的端口C5就輸入24V電源，直流調(diào)速器控制系統(tǒng)啟動完畢。

圖1 直流調(diào)速器的啟動流程圖

如圖2所示，為直流調(diào)速器啟動直流電機(jī)的過程，按下啟動按鈕，繼電器1KK1吸合，調(diào)速器端口C3輸入24V電壓，調(diào)速器端口D5和D6接觸器吸合，直流電機(jī)散熱系統(tǒng)啟動，風(fēng)機(jī)啟動，直流調(diào)速器輸入三相電源，調(diào)速器輸出180V的直流勵磁電源。

圖2 直流調(diào)速器啟動直流電機(jī)過程圖

2 控制電路圖

如圖3所示，為主電路上內(nèi)抬壓電機(jī)和外抬壓電機(jī)的電路圖，OQ1，OQ2分別是內(nèi)抬壓電機(jī)、外抬壓電機(jī)的開關(guān)電源。接觸器OKM1A和OKM1B控制內(nèi)抬壓電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，就是控制壓抬。內(nèi)抬壓電機(jī)和外抬壓電機(jī)在設(shè)備上主要作用于調(diào)節(jié)要扎鋼帶的厚度。通過兩臺電機(jī)獨(dú)立的調(diào)節(jié)輥輪之間的間隔，讓輥輪擠壓鋼帶，使得鋼帶變薄，生產(chǎn)成所需要的產(chǎn)品。主電路上的潤滑泵電機(jī)、液壓泵電機(jī)、乳化液電機(jī)、冷卻泵電機(jī)的電路圖及其工作原理與內(nèi)抬壓電機(jī)和外抬壓電機(jī)相同。

圖3 主電路上內(nèi)抬壓電機(jī)和外抬壓電機(jī)的電路圖

如圖4所示，為控制電路和24V直流電源的電路圖，控制電路部分主要控制內(nèi)外抬壓電機(jī)、潤滑泵電機(jī)、乳化液電機(jī)、冷卻泵電機(jī)和液壓泵電機(jī)，24V直流電源部分給設(shè)備中部分系統(tǒng)供電。該控制電路圖有OKM1A，OKM1B，OKM2A，OKM2B，OKM3，OKM4，OKM6，OKM7的線圈和OKM1A，OKM1B，OKM2A，OKM2B的輔助觸點(diǎn)。而其中的OK1，OK2，OK3，OK4則是繼電器的常開觸點(diǎn)（主要由PLC輸出信號控制），控制著線圈OKM1A，OKM1B，OKM2A，OKM2B。OKM1A和OKM1B輔助觸點(diǎn)相互互鎖，跟OKM2A和OKM2B的輔助觸點(diǎn)作用一樣。線圈OKM3，OKM4，OKM6，OKM7分別由操作臺上的開關(guān)OSA1，OSA2，OSA3，OSA4控制。其中還有4個熱繼電器分別過載保護(hù)著，符號分別為OKA3，OKA4，OKA6，OKA7。

圖4 控制電路和電源電路

3 硬件接線圖

圖5和圖6為該設(shè)備控制系統(tǒng)PLC的硬件接線圖，是設(shè)備主要控制器。圖5是PLC主機(jī)，使用西門子“S7-200 CPU 226”。圖6是PLC的擴(kuò)展模塊，使用型號“EM 222”的擴(kuò)展模塊。

圖5 PLC主接線圖

以上PLC主接線圖及其擴(kuò)展模塊接線圖中的地址分配如表1所示。

表1 PLC地址分配

內(nèi)壓 I1.0 升速1k3 Q1.0外壓 I1.1 左卷正沖2k2 Q1.1降速 I1.2 左卷反沖2k3 Q1.2升速 I1.3 右卷正沖3k2 Q1.3左卷聯(lián)動 I1.4 右卷反沖3k3 Q1.4右卷聯(lián)動 I1.5 左卷聯(lián)動2k4 Q1.5左卷正沖 I1.6 右卷聯(lián)動3k4 Q1.6左卷反沖 I1.7 備用 Q1.7右卷正沖 I2.0 急停0k0 Q2.0右卷反沖 I2.1 主機(jī)降速1k4 Q2.1主機(jī)正反轉(zhuǎn) I2.2 備用 Q2.2急停 I2.3 備用 Q2.3主機(jī)故障1KK1 I2.4 主機(jī)正反轉(zhuǎn)1k6 Q2.4左卷故障2KK1 I2.5 備用 Q2.5右卷故障3KK1 I2.6 備用 Q2.6潤滑泵工作0KM3 I2.7 備用 Q2.7

4 結(jié)語

為減少冷軋機(jī)故障發(fā)生，且不影響其加工精度的條件下，設(shè)計(jì)了一種基于PLC的可逆冷軋機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)，詳細(xì)講述了其工作原理與流程，給出了其控制電路及硬件接線圖，并進(jìn)行詳細(xì)介紹其工作原理。

圖6 PLC擴(kuò)展模塊接線圖

[1]翁宇慶,康永林.中國軋鋼進(jìn)年來的技術(shù)進(jìn)步[J].鋼鐵 ,2010,45(9)： 1-13.

[2]唐荻,米振莉. 軋鋼技術(shù)的現(xiàn)狀和新發(fā)展[J].鋼鐵,2007,42(11)： 41-44.

[3]盛佩興.森吉米爾二十輥軋機(jī)的傳動及控制系統(tǒng)[J].上海金屬 , 1999, 21(2)： 38-43.