新型可編程通用數(shù)字控制器在冶金磨切鋸中的應(yīng)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(chǎn)線，2008年軋鋼線為了提高鋸切生產(chǎn)效率進行設(shè)備改造，在原有意大利POMINI公司設(shè)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(tǒng)，其直流調(diào)速系統(tǒng)采用西門子公司生產(chǎn)的6RA70直流裝置；PLC系統(tǒng)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(chǎn)北京億美博公司生產(chǎn)的PPC01新型可編程通用數(shù)字控制器，省略了復(fù)雜的比例閥與傳統(tǒng)的液壓缸、位移傳感器、PLC控制系統(tǒng)，完全滿足冶金企業(yè)生產(chǎn)需求，生產(chǎn)至今運轉(zhuǎn)良好。文章介紹了一種新型數(shù)字液壓缸的結(jié)構(gòu)、工作原理及其在冶金企業(yè)磨切鋸中應(yīng)用實例。

關(guān)鍵詞：PPC01；數(shù)字缸；磨切鋸

1 磨切鋸系統(tǒng)全貌

2 系統(tǒng)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(lián)軸器與減速機連接，鋸片直徑1250MM最大切割線速度可根據(jù)鋸片廠家提供的參數(shù)進行調(diào)整，可在0～100之間調(diào)整，調(diào)整參數(shù)須在西門子TP177A觸摸屏進行。驅(qū)動器采用SIMENS 6RA70 1200A直流調(diào)速系統(tǒng)，通過profibus總線與PLC建立通訊，采用直流永磁式發(fā)電機把速度反饋給調(diào)速裝置。

2.2 PLC采用SIMENS公司S7-400系列，在6RA70、觸摸屏、現(xiàn)場動作反饋及執(zhí)行等進行全局的數(shù)據(jù)處理。PLC包括1個型號CPU412的CPU模塊；4塊SM421數(shù)字量輸入模塊；2塊SM422數(shù)字量輸出模塊；1塊FM450計數(shù)器模塊。

數(shù)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(guān)等；輸出模塊主要經(jīng)過程序處理的開關(guān)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(shù)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(shù)直到鋸片擋住漫反射型光電發(fā)射器發(fā)出的光束，這時FM450模塊停止計數(shù)，根據(jù)所記數(shù)值隨時計算出每次鋸切之前鋸片的直徑，并隨時調(diào)整主電機的轉(zhuǎn)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(shè)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(shù)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(shù)參數(shù)：最高這種微型傻瓜智能數(shù)字控制器是專門為數(shù)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(shù)字顯示既可應(yīng)用于編程，也可進行操作顯示和油缸運行狀態(tài)顯示，十分直觀。性能參數(shù)如下：（1）控制軸數(shù)：單軸；（2）編程條數(shù)：最大99條；（3）速度范圍：1-39999 個脈沖任意設(shè)定；（4）工作狀態(tài)：自動、手動、編程、參數(shù)設(shè)定狀態(tài)；（5）升速曲線：兩條；（6）多段行程編程；（7）自動循環(huán)、自動計數(shù)和跳轉(zhuǎn)功能；（8）顯示功能位數(shù)：8位數(shù)碼管顯示；（9）6個輸入點和 3個輸出點：可實現(xiàn)外控、故障監(jiān)測、報警、互相連鎖 ，通過參數(shù)設(shè)定和編程，在A操作和B操作端子上加開關(guān)可執(zhí)行外部中斷操作；（10）可單獨控制、多臺聯(lián)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(xiàn)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(fā)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(tài)。CP：當步進脈沖信號指示；DIR：電機方向電平（控制數(shù)字缸桿的進出方向）；

眾所周知，在自動控制系統(tǒng)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(guān)系的邏輯控制等等，比如大量的自動化裝配作業(yè)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(lǐng)域的自動化控制，絕大部分都是這種系統(tǒng)。這種專門與數(shù)字缸配套、而為非自動化專業(yè)的編程人員設(shè)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(shù)字缸，它沒有復(fù)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(shù)即可，即可實現(xiàn)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(jiān)測等一系列難題。控制器之間還可以互相連鎖，協(xié)調(diào)動作，完成復(fù)雜的多油缸協(xié)調(diào)控制功能。該控制器編程十分方便靈活，任何一個具有中學(xué)以上學(xué)歷的人，只需簡單培訓(xùn)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(tǒng)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(tǒng)S7-400CPU支配夾鉗、升降等電磁閥動作，夾緊鋼材后發(fā)給數(shù)字缸控制系統(tǒng)（啟動）信號，數(shù)字缸開始按照上圖所示動作進行前進鋸切，數(shù)字缸鋸切結(jié)束后，數(shù)字缸控制器發(fā)給主系統(tǒng)一個（鋸切完畢）開關(guān)量信號，并停留等待直到接受到主系統(tǒng)的（允許返回）信號，才快速的將系統(tǒng)退回到原來的位置，同時發(fā)給系統(tǒng)一個（退回完畢）信號，等待下一次的鋸切任務(wù)，在運行的過程中，如果前極限開關(guān)信號接通，系統(tǒng)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(fù)位后才能重新開始重頭運行。

3 結(jié)束語

這種國人自主研發(fā)的可編程控制器，只用一只體積小巧的數(shù)字缸控制器、步進電機驅(qū)動器、數(shù)字液壓缸即可實現(xiàn)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(yè)編程基礎(chǔ)，簡單明了的操作指令非常適合在工廠大環(huán)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(shè)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(fā)的裝備能夠走出國門，超過國外發(fā)達國家技術(shù)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(shè)備廠技術(shù)研究所，2002

[2]PPC01可編程通用數(shù)字控制器手冊，北京億美博科技有限公司，2000