唐鋼高強汽車板鍍鋅生產線圓盤剪自動化控制系統

趙曉曦

（唐山鋼鐵集團微爾自動化有限公司，唐山063000）

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唐鋼高強汽車板鍍鋅生產線圓盤剪自動化控制系統

趙曉曦

（唐山鋼鐵集團微爾自動化有限公司，唐山063000）

摘要：介紹唐鋼高強汽車板鍍鋅生產線圓盤剪自動化控制系統。隨著汽車市場的不斷發展，市場對冷軋鍍鋅卷品質要求越來越高，圓盤剪的切邊工序是影響帶鋼質量的重要一環。本文在研究影響圓盤剪切邊質量的因素的基礎上，對控制系統軟硬件進行優化設計和編程，以期達到高精度的寬度控制、保證產品質量的目的。

關鍵詞：圓盤剪自動化控制系統刀隙重疊量PLC

本套設備為引進ANDRITZ的產品。設計剪切寬度為600～1600mm，帶鋼厚度0.2～2.5mm，屈服強度280～1200MPa，最大剪切速度650m/min?？刂葡到y自主集成，一級控制器選用西門子S7-400系類PLC，傳動系統則采用西門子S-120系類變頻器。圓盤剪主要包括切邊剪、碎邊剪、磨邊機三大部分。切邊剪的傳動側和操作側各有兩個刀頭，通過調整每個刀頭的刀隙間距（GAP）和重疊量（LAP）以適應不同厚度的帶鋼切邊需求。每側的兩個刀頭一用一備，可以通過旋轉互換位置。帶鋼焊接月牙停止在圓盤剪中心后，由變頻電機帶動兩側的刀頭進刀，從而實現不同寬度的帶鋼切邊需求。碎邊剪與切邊剪同步進刀，使切下的廢邊進入碎邊剪的導引槽，剪碎后由皮帶運走。帶鋼的切邊起始位置到達磨邊機時，磨邊機上輥壓下，去除帶鋼邊部毛刺。

1 設計方案

高精度的定位對圓盤剪控制是不可或缺的，控制精度直接影響切邊效果及產品質量。控制系統硬件設計上選用了西門子S7-400 PLC，分布式I/O，共2個ET-200站，2個現場操作箱，2個操作屏。采用Profibus-DP通訊接口連接各遠程站，再經光纖傳送至主控PLC，以便滿足設備的定位及控制需求。控制系統的結構圖如圖1所示。

圖1 控制系統結構圖

2 功能技術研發實現

（1）切邊剪刀隙調整。刀隙是兩個圓盤之間的橫向間隙。調整刀隙到適合的值，以便適應不同厚度的帶鋼切邊，這對保證帶鋼的切邊質量非常關鍵。一旦選取不當或定位不精確，都將導致出現毛邊等產品質量問題。刀隙和帶鋼厚度的關系如圖2所示。

圖2 刀隙值和帶鋼厚度關系

刀隙（GAP）調整控制精度要求在0.005mm內。設備由交流電機驅動，高精度編碼器完成位置檢測，從而保證控制精度。在PLC中，兩個輸出點分別對應刀隙調整的兩個方向，命令輸出給MCC，輸出點為1時動作，輸出點為0時停止。

（2）剪刃重疊量調整。剪刃重疊量調整控制精度要求在0.05mm，由交流變頻電機驅動，傳動采用西門子S-120系列變頻器。選用高精度編碼器完成位置檢測。PLC程序中，通過PID調整實現速度控制，從而實現精確位置控制。PLC硬件設置如圖3所示。

（3）寬度調整定位。寬度調整控制精度要求在0.1mm，由交流變頻電機驅動，高精度編碼器完成位置檢測。寬度調整要求實際寬度在允許的精度范圍內，并且其實際值大于等于設定值，以保證帶鋼成品的寬度。

程序中，當實際值小于設定值時，直接將設定值作為控制目標；當實際值大于設定值時，先將設定值加5mm作為控制目標，待實際值到達這個值后，再將設定值作為控制目標，從而保證電機總是朝同一個方向停止，以消除齒輪齒條的間隙誤差，同時保證實際值大于等于設定值。

（4）碎邊剪和磨邊機控制。碎邊剪主要動作為寬度調整，其驅動方式和控制方式與切邊剪相同。自動順序控制時，跟隨切邊剪同步進行寬度定位，切下來的碎邊由皮帶傳送裝置運走。磨邊機的寬度調整裝置由常速電機驅動，裝有接近開關現場檢測兩個磨輥的極限位置，壓下氣缸驅動磨輥打開或壓下。

圖3 硬件設置

（5）自動順序控制。自動控制程序由GRAPH功能圖編程實現。剪切設定值由二級下發，也可由操作工在HMI畫面上手動輸入。當帶鋼焊接月牙停在切邊剪中心，且二級設定切邊模式與上一次設定不同時，自動控制程序將自動啟動，完成切邊剪的定位操作。自動控順序控制分三種情況：第一種情況是直接進刀時序，第二種情況是換刀頭時序，第三種情況是退刀時序。

進刀時序：剪刃鎖定板打開；剪刃刀隙值和重疊量打開到打開位；切邊剪寬度調整到設定寬度；剪刃刀隙值和重疊量調整到設定值；剪刃鎖定板鎖定。

換刀頭時序：剪刃鎖定板打開；剪刃刀隙值和重疊量打開到打開位；切邊剪寬度調整到換刀頭寬度；旋轉臺液壓鎖打開；旋轉換刀頭；旋轉臺液壓鎖鎖定。

退刀時序：剪刃鎖定板打開；剪刃刀隙值和重疊量打開到打開位；切邊剪寬度調整到退出寬度；剪刃鎖定板鎖定。如圖4所示。

圖4 自動控制時序

3 結論

系統投入運行以來，控制精度高，穩定可靠，功能完善，監控操作靈活方便，產品的各項指標均達到設計要求。通過這次自主編程調試，我們對圓盤剪控制系統有了更深掌握，更為以后的項目提供了成功經驗。

參考文獻

［1］中冶南方工程技術有限公司.Electro-Mechanical Functional Description（EMF）of side trimmer Equipment［S］.武漢：中冶南方工程技術有限公司，2013.

Tangshan High Strength Automobile Sheet Galvanizing Production Line Automation Control System of Disc Shear

ZHAO Xiaoxi
（Tangshan iron and Steel Group viooo Automation Ltd, Tangshan 063000）

Abstract:This paper introduces the automatic control system of automobile plate of high strength steel galvanizing production line of disc shear. With the continuous development of the automotive market, the market is more and more high quality requirements of cold rolled galvanized coil, the cutting edge of the disc shear is an important part of the quality of the strip. In this paper, based on the study of the factors affecting the quality of the disc shear edge, the optimization design and programming of the control system software and hardware are carried out, which can achieve the purpose of controlling the width and ensuring the quality of products.

Key words:disc shear, automatic control system, knife gap, overlap, PLC