新型可編程通用數字控制器在冶金磨切鋸中的應用

摘 要：我公司是2002年組建的集電爐、精煉、連鑄、連軋四位一體的短流程生產線，2008年軋鋼線為了提高鋸切生產效率進行設備改造，在原有意大利POMINI公司設計的1號磨切鋸旁安裝一臺2號磨切鋸。本鋸采用的電氣系統，其直流調速系統采用西門子公司生產的6RA70直流裝置；PLC系統采用的是西門子S7-400型PLC進行控制；鋸機前進、后退控制采用國產北京億美博公司生產的PPC01新型可編程通用數字控制器，省略了復雜的比例閥與傳統的液壓缸、位移傳感器、PLC控制系統，完全滿足冶金企業生產需求，生產至今運轉良好。文章介紹了一種新型數字液壓缸的結構、工作原理及其在冶金企業磨切鋸中應用實例。

關鍵詞：PPC01；數字缸；磨切鋸

1 磨切鋸系統全貌

2 系統介紹

2.1 鋸機主電機采用南京電機廠制造的430千瓦直流電動機，傳動軸用聯軸器與減速機連接，鋸片直徑1250MM最大切割線速度可根據鋸片廠家提供的參數進行調整，可在0～100之間調整，調整參數須在西門子TP177A觸摸屏進行。驅動器采用SIMENS 6RA70 1200A直流調速系統，通過profibus總線與PLC建立通訊，采用直流永磁式發電機把速度反饋給調速裝置。

2.2 PLC采用SIMENS公司S7-400系列，在6RA70、觸摸屏、現場動作反饋及執行等進行全局的數據處理。PLC包括1個型號CPU412的CPU模塊；4塊SM421數字量輸入模塊；2塊SM422數字量輸出模塊；1塊FM450計數器模塊。

數字量輸入主要負責操作者從操作臺輸入的各種按鈕信號；液壓站、潤滑站的溫度及液位、鋸機動作接近開關等；輸出模塊主要經過程序處理的開關量輸出至繼電器，由繼電器控制各接觸器、液壓閥等完成鋸機由啟動到鋸切等各個步驟過程。

計數器模塊：安裝在鋸機升降擺角中心軸上安裝有同軸增量型編碼器，鋸機在低頭開始計數直到鋸片擋住漫反射型光電發射器發出的光束，這時FM450模塊停止計數，根據所記數值隨時計算出每次鋸切之前鋸片的直徑，并隨時調整主電機的轉速，從而使磨切鋸砂輪片的外沿線速度始終保持恒定值（即，操作者在HMI上設定的砂輪片線速度）。

2.3 鋸機進給控制采用北京億美博科技有限公司的PPC01可編程通用數字控制器，體積小重量輕，前面板為96mm×106mm的方形，長度為122mm

技術參數：最高這種微型傻瓜智能數字控制器是專門為數字缸配套的控制器，面板上只有幾個簡單的操作鍵，可同時完成編程和操作，8 位數字顯示既可應用于編程，也可進行操作顯示和油缸運行狀態顯示，十分直觀。性能參數如下：（1）控制軸數：單軸；（2）編程條數：最大99條；（3）速度范圍：1-39999 個脈沖任意設定；（4）工作狀態：自動、手動、編程、參數設定狀態；（5）升速曲線：兩條；（6）多段行程編程；（7）自動循環、自動計數和跳轉功能；（8）顯示功能位數：8位數碼管顯示；（9）6個輸入點和 3個輸出點：可實現外控、故障監測、報警、互相連鎖 ，通過參數設定和編程，在A操作和B操作端子上加開關可執行外部中斷操作；（10）可單獨控制、多臺聯動和PLC 集中控制；（11）手動運行功能：可手動在PPC01上操作，以實現鋸機前進后退；（12）電源：AC220V；（13）外部操作功能：由前面板可以看出，此控制器有11個發光二極管組成的指示燈，每一個指示燈指示的是后面接線端子輸入/輸出的狀態。CP：當步進脈沖信號指示；DIR：電機方向電平（控制數字缸桿的進出方向）；

眾所周知，在自動控制系統中，絕大部分（80%以上）是速度控制、加速度控制、點到點的位置控制以及互相之間有一定連鎖關系的邏輯控制等等，比如大量的自動化裝配作業線，各種機械手，各種工作主機以及機械、液壓、冶金、水利、電力、建筑、石油、軍工等等領域的自動化控制，絕大部分都是這種系統。這種專門與數字缸配套、而為非自動化專業的編程人員設計的多功能控制器，正好完成這些功能，每個控制器控制一個數字缸，它沒有復雜的指令，編程人員只需記住幾個簡單的指令，輸入油缸運行的一些基本參數即可，即可實現油缸軟啟動、軟停車以及多種速度控制和多點位置控制，還解決了液壓傳動中的沖擊振動、噪音、故障監測等一系列難題?？刂破髦g還可以互相連鎖，協調動作，完成復雜的多油缸協調控制功能。該控制器編程十分方便靈活，任何一個具有中學以上學歷的人，只需簡單培訓即可掌握，大大降低了液壓和自動控制的門坎，解決了大部分液壓控制和自動控制普及難的問題。

本機程序指令表如下：

當系統全部上電后并啟動液壓、潤滑、主機等滿足鋸切條件后，操作者在操作臺上按下自動開始按鈕，CPU接到鋸切指令后，由主系統S7-400CPU支配夾鉗、升降等電磁閥動作，夾緊鋼材后發給數字缸控制系統（啟動）信號，數字缸開始按照上圖所示動作進行前進鋸切，數字缸鋸切結束后，數字缸控制器發給主系統一個（鋸切完畢）開關量信號，并停留等待直到接受到主系統的（允許返回）信號，才快速的將系統退回到原來的位置，同時發給系統一個（退回完畢）信號，等待下一次的鋸切任務，在運行的過程中，如果前極限開關信號接通，系統無論在做任何操作，都會立刻中斷并停止，并且啟動信號和允許退回信號無效，只有按下PPC01上的復位后才能重新開始重頭運行。

3 結束語

這種國人自主研發的可編程控制器，只用一只體積小巧的數字缸控制器、步進電機驅動器、數字液壓缸即可實現對鋸切速度的各階段控制，任何操作人員均可對位移程序進行時時修改，無需專業編程基礎，簡單明了的操作指令非常適合在工廠大環境下使用，采用這種PPC01可編程可控制器控制的磨切鋸，自投入使用至今故障率極低，維修及更換部件簡單價格低廉，在北興特鋼軋鋼切斷工藝設備中承擔了重要的角色，值得推薦。同時我也希望我們中國人自主研發的裝備能夠走出國門，超過國外發達國家技術水平。

參考文獻

[1]康瑞普磨切鋸電氣手冊，北京康瑞普冶金設備廠技術研究所，2002

[2]PPC01可編程通用數字控制器手冊，北京億美博科技有限公司，2000