帶鋼生產(chǎn)線(xiàn)中的自動(dòng)上卷控制

摘要：由于手動(dòng)上卷操作占用較長(zhǎng)時(shí)間，而且需要兩個(gè)人操作。本人采用自動(dòng)上卷控制不僅可以縮短上卷時(shí)間，大大的提高生產(chǎn)效率，而且還可以避免因?yàn)殇摼碇行臑閷?duì)準(zhǔn)卷軸中心而造成的鋼卷撞擊卷軸等事故。因此，采用自動(dòng)上卷控制還是有必要的。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)對(duì)中PLC控制

1 控制方案簡(jiǎn)介

自動(dòng)上卷控制可以分成自動(dòng)高度對(duì)中控制和自動(dòng)寬度對(duì)中控制兩部分。

自動(dòng)高度對(duì)中控制是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制下，將鋼卷的中心線(xiàn)自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)機(jī)卷筒的中心線(xiàn)。自動(dòng)高度對(duì)中控制主要有兩種方式，即光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)式和光電編碼器檢測(cè)式。

光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)式高度對(duì)中是在對(duì)中位置上安裝一個(gè)高度測(cè)量擺架，擺架上安裝三對(duì)光電開(kāi)關(guān)。鋼卷移到高度對(duì)中位置上后，擺架擺下，鋼卷上升進(jìn)行自動(dòng)高度對(duì)中，高度對(duì)中結(jié)束后，擺回?cái)[架。種種高度對(duì)中控制方式的優(yōu)點(diǎn)是控制程序簡(jiǎn)單。其缺點(diǎn)是，由于安裝了體積較大的對(duì)中擺架，對(duì)中擺架需要占用一定的現(xiàn)場(chǎng)空間。

光電編碼器檢測(cè)式高度對(duì)中是在鋼卷托卷座上安裝了一個(gè)光電編碼器，在鋼卷舉升的上極限位置安裝一對(duì)光電開(kāi)關(guān)。光電編碼器用于檢測(cè)鋼卷的升降行程，光電開(kāi)關(guān)用于檢測(cè)鋼卷的上極限位置。這種高度對(duì)中控制方式的缺點(diǎn)是控制程序復(fù)雜。其優(yōu)點(diǎn)是，不占用現(xiàn)場(chǎng)空間。現(xiàn)在的生產(chǎn)線(xiàn)大多數(shù)采用這種控制方式。

自動(dòng)寬度對(duì)中控制是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制下，將鋼卷的寬度中心線(xiàn)自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)生產(chǎn)線(xiàn)的中心線(xiàn)。雙錐頭和雙柱頭開(kāi)卷機(jī)的寬度對(duì)中控制比較簡(jiǎn)單，單懸臂式開(kāi)卷機(jī)的寬度對(duì)中控制比較復(fù)雜。這里主要介紹的是單懸臂式開(kāi)卷機(jī)的寬度對(duì)中控制。

自動(dòng)寬度對(duì)中控制是在鋼卷車(chē)上安裝的一個(gè)光電編碼器，用于檢測(cè)鋼卷的平移距離。在鋼卷進(jìn)入生產(chǎn)線(xiàn)的位置上，安裝一個(gè)光電開(kāi)關(guān)，作為檢測(cè)上卷車(chē)的次年工程的起始點(diǎn)。

2 PLC系統(tǒng)組成

下面以1725橫切機(jī)組的自動(dòng)上卷控制系統(tǒng)為例，介紹自動(dòng)上卷控制的PLC控制系統(tǒng)。

自動(dòng)上卷控制的PLC選用S7-200系列的PLC。CPU模板選用S7-200系列的CPU214，選用一塊8入/8出的數(shù)字量模塊EM223和一塊通訊模塊EM277。

雖然S7-200系列PLC的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)比較少，但是他的運(yùn)算速度和控制速度很高，控制能力很強(qiáng)。CPU214以上的CPU模塊上集成高速計(jì)數(shù)器，四個(gè)有終端能力的數(shù)字量輸入點(diǎn)，兩路高速脈沖輸出，14個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)和10個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)。CPU模塊上集中8K程序儲(chǔ)存器，2.5K數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，256個(gè)計(jì)數(shù)器，256個(gè)計(jì)時(shí)器。高速計(jì)數(shù)器的最高技術(shù)頻率可達(dá)30kHz，可用于兩個(gè)相差90度的增量型編碼器，并且具有可設(shè)置的技術(shù)中斷。高速脈沖輸出的最高輸出頻率可達(dá)20kHz。

鋼卷高度和寬度位置檢測(cè)用的光電編碼器分別接到兩個(gè)高速計(jì)數(shù)器上，高度和寬度位置檢測(cè)用光電開(kāi)關(guān)分別接到CPU模塊上具有中斷能力的兩個(gè)輸入點(diǎn)上。其它的檢測(cè)信號(hào)。操作信號(hào)和驅(qū)動(dòng)信號(hào)接到開(kāi)關(guān)量輸入/輸出模板EM223。

自動(dòng)上卷控制的PLC，作為機(jī)組PLC系統(tǒng)中的一個(gè)從站，它通過(guò)EM277通訊模塊連接到PROFIBUS-DP工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)上，與機(jī)組PLC系統(tǒng)的主站進(jìn)行通訊。EM277通訊模塊上設(shè)有一個(gè)從站地址設(shè)定開(kāi)關(guān)，用于設(shè)定從站的站號(hào)。

3 自動(dòng)高度對(duì)中控制

進(jìn)行自動(dòng)高度在對(duì)中操作前，上卷車(chē)必須位于高度對(duì)中的位置上，只有在此位置上，高度位置檢測(cè)的光電開(kāi)關(guān)才能檢測(cè)到鋼卷。在此位置上設(shè)有接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)。啟動(dòng)自動(dòng)高度對(duì)中操作時(shí)，托卷座必須從下極限位置開(kāi)始上升，下極限位置也設(shè)有接近開(kāi)關(guān)，用于高速計(jì)數(shù)器的清零。

自動(dòng)高度對(duì)中控制啟動(dòng)后，托卷座托著鋼卷從下極限開(kāi)始上升，高速計(jì)數(shù)器隨之開(kāi)始累計(jì)鋼卷上升的高度。鋼卷到達(dá)的上極限位置后，光電開(kāi)關(guān)立即觸發(fā)過(guò)程中斷。在過(guò)程中斷處理程序中，CPU立即讀取鋼卷從下極限位置上升到最高點(diǎn)時(shí)的計(jì)數(shù)數(shù)值，同時(shí)發(fā)出停止鋼卷上升的指令。

鋼卷到達(dá)上極限位置并停穩(wěn)后（經(jīng)短暫的延時(shí)），鋼卷自動(dòng)下降。當(dāng)鋼卷既將下降到開(kāi)卷機(jī)卷筒中心線(xiàn)時(shí)，高速計(jì)數(shù)器發(fā)出時(shí)數(shù)中斷。在計(jì)數(shù)中斷處理程序中，CPU立即發(fā)出停止鋼卷下降的指令。鋼卷停穩(wěn)后，鋼卷的中心線(xiàn)應(yīng)正好對(duì)準(zhǔn)開(kāi)卷及卷筒的中心線(xiàn)。至此，自動(dòng)高度對(duì)中控制工作全部結(jié)束。

4 自動(dòng)寬度對(duì)中控制

自動(dòng)寬度對(duì)中控制啟動(dòng)前，必須滿(mǎn)足如下條件：高度對(duì)中操作完成，開(kāi)卷機(jī)活動(dòng)支撐落下，開(kāi)卷機(jī)壓輥抬起，開(kāi)卷機(jī)卷軸縮回。

自動(dòng)寬度對(duì)中控制啟動(dòng)后，上卷車(chē)托著鋼卷移動(dòng)向機(jī)組中心線(xiàn)。當(dāng)鋼卷前端經(jīng)過(guò)光電開(kāi)關(guān)位置時(shí)，用光電開(kāi)關(guān)的上升沿信號(hào)觸發(fā)過(guò)程中斷。在此過(guò)程中斷處理程序中，CPU將高速計(jì)數(shù)器清零，并啟動(dòng)高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。當(dāng)鋼卷后端經(jīng)過(guò)光電開(kāi)關(guān)位置時(shí)，用于光電開(kāi)關(guān)的下降沿信號(hào)觸發(fā)另—過(guò)程中斷。在此過(guò)程中斷程序中，CPU讀取高速計(jì)數(shù)器數(shù)值，用于計(jì)算鋼卷寬度。

當(dāng)鋼卷后端經(jīng)過(guò)光電開(kāi)關(guān)后，繼續(xù)前進(jìn)。當(dāng)鋼卷寬度中心線(xiàn)即將到達(dá)機(jī)組中心線(xiàn)時(shí)，高速計(jì)數(shù)器觸發(fā)計(jì)數(shù)中斷。在計(jì)數(shù)中斷處理程序中，CPU立即發(fā)出上卷車(chē)停止前進(jìn)的指令。上卷車(chē)停穩(wěn)后，鋼卷的中心線(xiàn)應(yīng)正好對(duì)準(zhǔn)機(jī)組的中心線(xiàn)。至此，自動(dòng)寬度對(duì)中控制工作全部結(jié)束。

5 小結(jié)

上卷工作采用計(jì)算機(jī)控制之后，提高了機(jī)組的控制水平，提高拉控制精度，提高了生產(chǎn)效率和工作安全性，降低了人工的勞動(dòng)強(qiáng)度，因此，采用自動(dòng)上卷控制非常重要。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：蘇宏彪（1980-），男，遼寧沈陽(yáng)人，碩士，工程師，主要大型機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化設(shè)計(jì)研發(fā)工作。