基于PLC的可逆冷軋機直流調速系統設計

郭昊坤，徐王俊

（江陰職業技術學院電子信息工程系，江蘇江陰，214405）

0 引言

鋼鐵行業是一個國家國民經濟的基礎產業，是社會發展和綜合國力的重要體現，軋鋼生產是鋼鐵行業的一個重要分支，其中冷軋鋼材的生產最為復雜，其技術含量最高、難度最大[1]。

我國目前常用的冷軋機中部分還有著軋輥數多、軋制溫度高、換輥復雜、配輥困難、輥系不穩定等缺陷[2-3]，因此有必要對其進行研究改造。本文基于PLC設計了一種可逆冷軋機直流調速系統，以達到減少故障發生的目的，且其加工精度滿足工藝要求。

1 總體方案設計

可逆冷軋機的電氣系統改造，主要是為了增強設備的可靠性，提高設備的利用率。從增強可靠性來說，主要解決設備的故障問題；從提高利用率來說，主要為了提高工作效率，擴大可用度。由于可逆冷軋機調速系統的好壞直接影響到電機的運行情況，從而影響到被加工的產品質量和設備安全，故可逆冷軋機主要先考慮機床的拖動動力系統，再考慮電氣的控制方式。

若采用繼電器控制，則需要大量繼電器，其控制電路板十分復雜，對以后的提升功能和升級改造會很大困難。而采用PLC控制的話，即以一臺PLC，幾個繼電器和幾個接觸器來控制整個系統，其控制電路板的連線簡單，方便將來改造升級。

如圖1所示，為直流調速器的啟動過程，先通入直流調速器的控制電源（AC220V），調速器端口C9輸出+24V的直流電給B9端口，檢測調速器控制系統是否正常工作，調速器上的端口B1和B6所接的24V繼電器吸合，調速器的端口C5就輸入24V電源，直流調速器控制系統啟動完畢。

圖1 直流調速器的啟動流程圖

如圖2所示，為直流調速器啟動直流電機的過程，按下啟動按鈕，繼電器1KK1吸合，調速器端口C3輸入24V電壓，調速器端口D5和D6接觸器吸合，直流電機散熱系統啟動，風機啟動，直流調速器輸入三相電源，調速器輸出180V的直流勵磁電源。

圖2 直流調速器啟動直流電機過程圖

2 控制電路圖

如圖3所示，為主電路上內抬壓電機和外抬壓電機的電路圖，OQ1，OQ2分別是內抬壓電機、外抬壓電機的開關電源。接觸器OKM1A和OKM1B控制內抬壓電機的正反轉，就是控制壓抬。內抬壓電機和外抬壓電機在設備上主要作用于調節要扎鋼帶的厚度。通過兩臺電機獨立的調節輥輪之間的間隔，讓輥輪擠壓鋼帶，使得鋼帶變薄，生產成所需要的產品。主電路上的潤滑泵電機、液壓泵電機、乳化液電機、冷卻泵電機的電路圖及其工作原理與內抬壓電機和外抬壓電機相同。

圖3 主電路上內抬壓電機和外抬壓電機的電路圖

如圖4所示，為控制電路和24V直流電源的電路圖，控制電路部分主要控制內外抬壓電機、潤滑泵電機、乳化液電機、冷卻泵電機和液壓泵電機，24V直流電源部分給設備中部分系統供電。該控制電路圖有OKM1A，OKM1B，OKM2A，OKM2B，OKM3，OKM4，OKM6，OKM7的線圈和OKM1A，OKM1B，OKM2A，OKM2B的輔助觸點。而其中的OK1，OK2，OK3，OK4則是繼電器的常開觸點（主要由PLC輸出信號控制），控制著線圈OKM1A，OKM1B，OKM2A，OKM2B。OKM1A和OKM1B輔助觸點相互互鎖，跟OKM2A和OKM2B的輔助觸點作用一樣。線圈OKM3，OKM4，OKM6，OKM7分別由操作臺上的開關OSA1，OSA2，OSA3，OSA4控制。其中還有4個熱繼電器分別過載保護著，符號分別為OKA3，OKA4，OKA6，OKA7。

圖4 控制電路和電源電路

3 硬件接線圖

圖5和圖6為該設備控制系統PLC的硬件接線圖，是設備主要控制器。圖5是PLC主機，使用西門子“S7-200 CPU 226”。圖6是PLC的擴展模塊，使用型號“EM 222”的擴展模塊。

圖5 PLC主接線圖

以上PLC主接線圖及其擴展模塊接線圖中的地址分配如表1所示。

表1 PLC地址分配

內壓 I1.0 升速1k3 Q1.0外壓 I1.1 左卷正沖2k2 Q1.1降速 I1.2 左卷反沖2k3 Q1.2升速 I1.3 右卷正沖3k2 Q1.3左卷聯動 I1.4 右卷反沖3k3 Q1.4右卷聯動 I1.5 左卷聯動2k4 Q1.5左卷正沖 I1.6 右卷聯動3k4 Q1.6左卷反沖 I1.7 備用 Q1.7右卷正沖 I2.0 急停0k0 Q2.0右卷反沖 I2.1 主機降速1k4 Q2.1主機正反轉 I2.2 備用 Q2.2急停 I2.3 備用 Q2.3主機故障1KK1 I2.4 主機正反轉1k6 Q2.4左卷故障2KK1 I2.5 備用 Q2.5右卷故障3KK1 I2.6 備用 Q2.6潤滑泵工作0KM3 I2.7 備用 Q2.7

4 結語

為減少冷軋機故障發生，且不影響其加工精度的條件下，設計了一種基于PLC的可逆冷軋機直流調速系統，詳細講述了其工作原理與流程，給出了其控制電路及硬件接線圖，并進行詳細介紹其工作原理。

圖6 PLC擴展模塊接線圖

[1]翁宇慶,康永林.中國軋鋼進年來的技術進步[J].鋼鐵 ,2010,45(9)： 1-13.

[2]唐荻,米振莉. 軋鋼技術的現狀和新發展[J].鋼鐵,2007,42(11)： 41-44.

[3]盛佩興.森吉米爾二十輥軋機的傳動及控制系統[J].上海金屬 , 1999, 21(2)： 38-43.