分條線電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)行效果

摘 要：文章主要介紹金屬帶材分條線電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，以及運(yùn)行效果。

關(guān)鍵詞：分條線；電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)；運(yùn)行效果

本著節(jié)約成本的理念，在對(duì)該分條線不改變機(jī)械構(gòu)造及配置的情況下，對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行新的設(shè)計(jì)及方案實(shí)施。本文主要介紹其新系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，以及實(shí)施效果。

1 概述

縱剪線設(shè)備主要包括：入口卷材小車、開卷機(jī)、壓輥、開皮機(jī)、夾緊輥、縱剪、廢邊卷取機(jī)、活套、拖擦裝置、卷取機(jī)、卸料器、出口卷材小車等。

1.1 主要工藝參數(shù)

材料：鈦帶、不銹鋼帶；厚度：0.3-2.5mm；速度：max.100mpm；穿帶速度：15mpm；緩慢運(yùn)行速度：15mpm；分切能力：2.5mm厚的切6刀；1.0mm厚的切21刀

1.2 分條線功能描述

帶卷上料：將帶卷放置在入口卷材小車上，移動(dòng)并升起小車將帶卷放置在開卷機(jī)芯軸上，擴(kuò)張芯軸以固定帶卷；退回小車；

穿帶及縱剪分條：降落壓緊輥，升起并伸長喂料臺(tái)，打開夾緊輥，向前點(diǎn)動(dòng)開卷機(jī)，將帶頭送至縱剪前，運(yùn)行縱剪機(jī)構(gòu)，待帶頭經(jīng)過縱剪后，夾緊夾緊輥，收回并降落喂料臺(tái)；經(jīng)過活套，將縱剪的已分條的帶材穿過分離盤，以及拖擦張力傾斜裝置、再經(jīng)分離盤卷繞在重卷機(jī)上；

廢邊收集：將經(jīng)過縱剪后的廢邊通過廢邊導(dǎo)向卷繞在廢邊卷取機(jī)上，啟動(dòng)廢邊卷取功能，即可進(jìn)行廢邊卷取；

卸卷：整卷帶材通過之后，固定帶尾，抬起分離盤，將出口卷材小車移至帶卷下方，升起卷材小車托住帶卷，縮緊重卷機(jī)芯軸，推出推板，將帶卷卸至小車上。

1.3 技術(shù)要求

新的系統(tǒng)必須完全滿足原有設(shè)備的各種功能，各種聯(lián)鎖保護(hù)齊全，同時(shí)增加故障診斷、報(bào)警和顯示功能；并對(duì)整線自動(dòng)化程度升級(jí)，新的系統(tǒng)必須具有先進(jìn)性、可靠性和經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。

2 系統(tǒng)方案

2.1整體描述

在設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到系統(tǒng)的成本，我們保留了原傳動(dòng)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)；并且充分考慮了系統(tǒng)的擴(kuò)展性和兼容性，以及現(xiàn)場(chǎng)使用的安全性。我們制定了如下方案：

該方案自動(dòng)化系統(tǒng)采用兩級(jí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，即基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)和監(jiān)控級(jí)。監(jiān)控級(jí)為人機(jī)界面HMI部分；基礎(chǔ)自動(dòng)化為PLC控制部分。

新的系統(tǒng)對(duì)開卷機(jī)速度控制，活套控制進(jìn)行了新的設(shè)計(jì)；增加了人機(jī)界面；增加了系統(tǒng)狀態(tài)信息顯示；增加了故障信息的顯示及報(bào)警；并且根據(jù)故障狀態(tài)的級(jí)別，將故障分為重故障、輕故障，重故障發(fā)生時(shí)，跳閘停機(jī)；輕故障發(fā)生時(shí)，僅報(bào)警，不停機(jī)。

對(duì)于設(shè)備的其它部分，包括入口卷材小車、壓輥、夾緊輥、廢邊卷取機(jī)、拖擦裝置、卸料推板、出口卷材小車等的控制保留原有功能。

2.2 系統(tǒng)配置

在本方案中，主要設(shè)備的選型，包括PLC、直流調(diào)速裝置、人機(jī)界面等，均采用了當(dāng)下先進(jìn)的、流行的產(chǎn)品，保證了本系統(tǒng)的先進(jìn)性、易維護(hù)性、易操作性以及系統(tǒng)方案的經(jīng)濟(jì)性。

為了提高了控制系統(tǒng)穩(wěn)定性，控制器采用西門子S7-300 PLC。S7-300 PLC是模塊化中型PLC 系統(tǒng)，滿足中、小規(guī)模的控制要求。各種性能的模塊可以非常好地滿足和適應(yīng)自動(dòng)化控制任務(wù)。簡單實(shí)用的分布式結(jié)構(gòu)和通用的網(wǎng)絡(luò)能力，使得應(yīng)用十分靈活。無風(fēng)扇設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，使用戶的維護(hù)更加簡便。

直流調(diào)速裝置選用SIMOREG 6RA70系列的直流調(diào)速器。該系列調(diào)速器性能穩(wěn)定，易于操作，各個(gè)單元很容易拆裝，易于維護(hù)。6RA70直流控制器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行業(yè)，已經(jīng)在國內(nèi)外得到可靠實(shí)例的證實(shí)，可靠性、安全方面較有保障。PLC與調(diào)速器通過PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時(shí)，大大減少了維修人員的工作強(qiáng)度，提高了設(shè)備的生產(chǎn)率。

人機(jī)界面選擇威綸TK系列10吋觸摸屏，經(jīng)濟(jì)適用，性價(jià)比高。與PLC之間采用RS485通訊。

主要低壓元件選用ABB低壓電器，性能穩(wěn)定，可靠性高。

2.3 人機(jī)界面HMI

人機(jī)界面安裝在主操作臺(tái)上，對(duì)站內(nèi)各傳動(dòng)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控，實(shí)時(shí)顯示設(shè)備運(yùn)行的相關(guān)信息，包括設(shè)備運(yùn)行的參數(shù)設(shè)定、參數(shù)反饋、報(bào)警記錄等。

參數(shù)設(shè)定和顯示：開卷張力的設(shè)定顯示、開卷張力的反饋；縱剪速度的設(shè)定；縱剪電流、電壓、速度的顯示；活套控制的設(shè)定顯示；邊料張力的設(shè)定顯示、邊料張力的反饋；帶材長度的顯示；卷取直流電機(jī)的電流、電壓、轉(zhuǎn)速的顯示；報(bào)警參數(shù)顯示：直流調(diào)速器的故障信息；熱繼電器的故障信息等。

2.4 開卷速度

開卷機(jī)的速度是通過開卷抱閘裝置來實(shí)現(xiàn)的。開卷抱閘裝置在原系統(tǒng)中是由模擬線路板控制的，新系統(tǒng)將這部分控制集成在PLC系統(tǒng)中。

當(dāng)生產(chǎn)線運(yùn)行時(shí)，通過PLC的FM350-2采集設(shè)備縱剪的線速度以及開卷編碼器計(jì)算獲得的開卷線速度，通過比較兩個(gè)線速度的信號(hào)，如果縱剪的線速度與開卷線速度相差超過允許值，自動(dòng)調(diào)整抱閘系統(tǒng)的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，由于原系統(tǒng)的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥采用的信號(hào)是1mA-5mA，所以在新系統(tǒng)中，增加一臺(tái)變送器，將標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)換為1mA-5mA來控制氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，從而調(diào)整了開卷的張力。當(dāng)需要手動(dòng)調(diào)節(jié)開卷張力時(shí)，通過主操作臺(tái)上的開卷張力設(shè)定旋鈕來設(shè)定，可以調(diào)節(jié)開卷抱閘氣壓，通過調(diào)節(jié)氣壓的壓力，就可以調(diào)節(jié)分剪電機(jī)對(duì)開卷機(jī)的牽引速度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)開卷速度的調(diào)節(jié)。

2.5 活套控制

對(duì)于活套的控制，通過活套控制系數(shù)來實(shí)現(xiàn)；活套控制系數(shù)顯示的是活套控制設(shè)定電位器的給定值，這個(gè)值是對(duì)重卷電機(jī)的一個(gè)附加給定，可以使得當(dāng)調(diào)節(jié)生產(chǎn)線速度的時(shí)候，不必去重新調(diào)節(jié)重卷張力設(shè)定而同步提高重卷速度；

關(guān)于活套套量的調(diào)整可以采用以下兩種方式：a.可以通過調(diào)整生產(chǎn)線速度設(shè)定和重卷張力設(shè)定來調(diào)整活套的套量，這樣做的缺點(diǎn)是每次調(diào)整都要分別調(diào)整生產(chǎn)線速度設(shè)定和重卷張力設(shè)定來進(jìn)行。b.也可以第一次調(diào)整好后，通過活套控制設(shè)定給出合適的系數(shù)，這樣當(dāng)改變生產(chǎn)線速度設(shè)定的時(shí)候，重卷速度也會(huì)自動(dòng)跟隨。

在活套中有三個(gè)傳感器，分別位于活套的上部、中間、和下部。需要在開始剪切充套時(shí)，將套量保持在中間位置附近，在運(yùn)行過程中，活套上部和下部的傳感器就會(huì)依據(jù)感應(yīng)的信號(hào)對(duì)活套進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，通過調(diào)整重卷電機(jī)的速度來使得活套工作在允許的范圍內(nèi)。

選擇系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行式，可以通過生產(chǎn)線速度設(shè)定、重卷張力設(shè)定以及活套控制設(shè)定來調(diào)整生產(chǎn)線的運(yùn)行速度。

2.6 操作臺(tái)

新系統(tǒng)保持了原系統(tǒng)的操作習(xí)慣，仍然采用了3面操作臺(tái)。1#操作臺(tái)位于開卷機(jī)側(cè)，主要完成鈦卷的上卷及喂料功能；2#操作臺(tái)為主操作臺(tái)，由于安裝了觸摸屏，大量參數(shù)的顯示及控制由觸摸屏來完成；完成整線的操作控制。3#操作臺(tái)位于卷取機(jī)側(cè)，主要完成帶材重卷及卸料功能。

3 運(yùn)行效果

新的系統(tǒng)完全滿足分條線的各種功能，增加了各種聯(lián)鎖保護(hù)，具有故障診斷、報(bào)警和顯示功能，可靠性更高，也易于維護(hù)；整線自動(dòng)化系統(tǒng)采用基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)和監(jiān)控級(jí)兩級(jí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，自動(dòng)化控制水平較高；新的保留了原有電動(dòng)機(jī)，選用時(shí)下經(jīng)濟(jì)流行的電氣裝置及元器件，使用人性化的面板設(shè)計(jì)，使得整個(gè)系統(tǒng)易維護(hù)、易操作、易采購備件，并且經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

新的電氣系統(tǒng)投入使用后，分條線運(yùn)行穩(wěn)定，對(duì)鈦帶的縱剪分條，完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。投入使用至今，已經(jīng)獲得了大量優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。