縱剪線電氣控制系統(tǒng)改造方案

摘 要：文章主要介紹金屬帶材縱剪線電氣控制系統(tǒng)改造方案。

關(guān)鍵詞：縱剪線；電氣控制系統(tǒng)改造；方案

1 設(shè)備概況

1.1 概述

鈦帶項(xiàng)目縱剪線是20世紀(jì)80年代中期從美國引進(jìn)的設(shè)備，電氣控制系統(tǒng)采用GE公司的PLC控制系統(tǒng)，直流電機(jī)傳動由模擬線路的直流調(diào)速裝置控制。由于使用年代久遠(yuǎn)，線路板老化嚴(yán)重，且備件采購困難，自動化水平低。由于是購買的舊設(shè)備，與其恢復(fù)舊系統(tǒng)，不如重新設(shè)計(jì)新系統(tǒng)。故對該控制系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)并調(diào)試。

1.2 分條機(jī)設(shè)備工藝流程

開卷機(jī)——檢測器——夾緊輥——縱剪機(jī)——廢邊卷取機(jī)——活套——拖察裝置——卷取機(jī)

2 材料選型

2.1 控制器選用西門子S7-300系列PLC

為了提高了控制系統(tǒng)穩(wěn)定性，我們的控制器采用西門子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。當(dāng)控制任務(wù)增加時(shí)，可自由擴(kuò)展大量的集成功能使它功能非常強(qiáng)勁。

2.2 主要低壓元件選用ABB低壓電器

2.2.1 斷路器

該斷路器具有可靠的操作和良好的隔離性能：操作手柄準(zhǔn)確指示斷路器動觸頭的位置，保證了安全性和可靠性，符合IEC 60073 和 IEC 60417-2標(biāo)準(zhǔn)（I=閉合；O=斷開；黃綠線=脫扣斷開）。斷路器的操作機(jī)構(gòu)為無關(guān)人力操作。脫扣器脫扣會使動觸頭自動斷開：如需將其重新閉合，需要將操作手柄復(fù)位，即通過把操作手柄由中間位置推至斷開位置的最下限。

斷路器可保證在斷開位置隔離回路，符合IEC60947-2標(biāo)準(zhǔn)和GB14048.2標(biāo)準(zhǔn)。斷路器在斷開位置時(shí)，有足夠的觸頭開距來保證電源側(cè)和負(fù)載側(cè)之間無泄漏電流，以及在過電壓條件下有足夠的介電強(qiáng)度

2.2.2 接觸器

A系列接觸器是基于系統(tǒng)一體化的概念向市場推出的產(chǎn)品，它具有緊湊的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定的工作性能、安裝更方便、維護(hù)更容易、使用更安全等特點(diǎn)。A系列的系統(tǒng)化概念，使它易與ABB的其它產(chǎn)品配合安裝，實(shí)現(xiàn)緊密的無縫連接，節(jié)省了柜體空間，降低了用戶的投資成本。

A系列接觸器還具有寬廣的范圍，從A9～A300，AF09～AF2050，其額定工作電流從9安至2050安，滿足了用戶的最大需求。AF接觸器還具有超寬的線圈工作電壓范圍，其線圈可以交、直流通用。A系列接觸器有三極和四極、有交流和直流控制線圈，還有廣泛的附件。

2.3 直流調(diào)速器

SIMOREG 6RA70系列整流裝置為三相交流電源直接供電的全數(shù)字控制裝置，其結(jié)構(gòu)緊湊，用于可調(diào)速直流電機(jī)電樞和勵磁供電，裝置額定電樞電流范圍為15至2000A，額定勵磁3到85A，并可通過并聯(lián)SIMOREG整流裝置進(jìn)行擴(kuò)展，并聯(lián)后輸出額定電樞電流可達(dá)到12000A。6RA70直流控制器已經(jīng)廣泛應(yīng)用與各行業(yè)，控制器器的核心器件上已經(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。

根據(jù)不同的應(yīng)用場合，可選擇單象限或四象限工作的裝置，裝置本身帶有參數(shù)設(shè)定單元，不需要其它的任何阻力。設(shè)備即可完成參數(shù)的設(shè)定。所有的控制、調(diào)節(jié)、監(jiān)視及附加功能都由微處理器來實(shí)現(xiàn)。可選擇給定值和反饋值為數(shù)字量或模擬量。

SIMOREG 6RA70系列整流裝置特點(diǎn)為體積小，結(jié)構(gòu)緊湊。裝置的門內(nèi)裝有一個(gè)電子箱，箱內(nèi)裝入調(diào)節(jié)板，電子箱內(nèi)可裝用于技術(shù)擴(kuò)展和串行接口的附加板。各個(gè)單元很容易拆裝使裝置維修服務(wù)變得簡單、易行。外部信號連接的開關(guān)量輸入/輸出，模擬量輸入、輸出，脈沖發(fā)生器等，通過插接端子排實(shí)現(xiàn)。

3 系統(tǒng)改造方案

本次改造控制核心采用西門S7-300系列PLC，縱剪直流調(diào)速器和卷曲直流調(diào)速器采用西門子的6RA70系列直流調(diào)速器，通過PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與控制器之間的數(shù)據(jù)通訊，在觸摸屏上顯示生產(chǎn)線的實(shí)時(shí)運(yùn)行工況，可以對張力、電流、線速度等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。

對本系統(tǒng)的改造分為五部分進(jìn)行描述，分別是邊導(dǎo)裝置、開卷抱閘裝置、其它控制裝置、觸摸屏部分以及操作臺按鈕。

3.1 邊導(dǎo)裝置

關(guān)于邊導(dǎo)裝置，需要和邊導(dǎo)控制系統(tǒng)的廠家聯(lián)系后再決定下一步改造方案。

3.2 開卷抱閘裝置

關(guān)于開卷抱閘裝置，由于原系統(tǒng)是由模擬線路板控制，因?yàn)橛行┰呀?jīng)老化，所以給電氣維修人員造成了維修困難以及備件難買的情況。本次改造將這部分控制集成在S7-300的系統(tǒng)中，具體實(shí)施方案如下：當(dāng)生產(chǎn)線運(yùn)行時(shí)，在S7-300的系統(tǒng)中，通過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，如果縱剪的線速度與開卷線速度相差超過允許值，自動調(diào)整抱閘系統(tǒng)的氣動調(diào)節(jié)閥，由于原系統(tǒng)的氣動調(diào)節(jié)閥采用的信號是1mA-5mA，所以在我們系統(tǒng)中，增加一臺變送器，將標(biāo)準(zhǔn)信號轉(zhuǎn)換為1mA-5mA來控制氣動調(diào)節(jié)閥的開度，從而調(diào)整了開卷的張力。同時(shí)，當(dāng)開卷點(diǎn)動、縱剪點(diǎn)動、系統(tǒng)運(yùn)行任意一種情況出現(xiàn)時(shí)，5號電磁閥打開，該電磁閥的電壓為AC120V，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，考慮增加一臺AC 220C/AC120V的變壓器，給相關(guān)元件供電。當(dāng)需要手動調(diào)節(jié)開卷張力時(shí)，通過2#操作臺上的電位器來設(shè)定所需要的張力。

3.3 其它控制部分的描述

對于設(shè)備的其它控制部分，包括入口卷材小車、壓輥、夾緊輥、廢邊卷取機(jī)、活套、拖察裝置、卸料器、出口卷材小車的控制保留原有功能；縱剪和卷取采用直流電機(jī)，原系統(tǒng)的直流驅(qū)動單元采用模擬電路板控制，老化嚴(yán)重，備件難買，因此，本次改造將這部分的驅(qū)動更換為西門子的6RA70系列的直流調(diào)速器。

為了減少系統(tǒng)間接線的數(shù)量，s7-300控制器與直流驅(qū)動器6RA70之間采用PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，由于這種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)間的通訊只有兩根線，因此大大降低了現(xiàn)場的工作強(qiáng)度，控制指令和反饋信號均通過指令完成，系統(tǒng)的可靠性高，故障率低，提高了生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。

考慮將現(xiàn)場的編碼器更換為光洋或者瑞普的1024脈沖的編碼器，該編碼器我們已經(jīng)在多臺設(shè)備上使用，性價(jià)比高，性能穩(wěn)定。縱剪和卷曲電機(jī)的編碼器信號除了送給FM350-2之外，還送給直流調(diào)速器作為速度的反饋信號，其余兩臺編碼器直接送給FM350-2。

通過相應(yīng)的編碼器可以測得設(shè)備不通工作點(diǎn)的線速度，張力建立起來后，可以通過縱剪的速度控制開卷和卷取的速度，但是，速度提高的前提是保證張力基本恒定，這部分控制當(dāng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)由程序自動完成。

參考文獻(xiàn)

[1]劉華波.西門子S7300/400PLC編程與應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]西門子6RA70系列直流調(diào)速器說明書[S].