楊君+史繼強(qiáng)

摘 要：使用全數(shù)字控制系統(tǒng)對(duì)軋機(jī)重卷機(jī)進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)帶箔材在上卷和下卷時(shí)的自動(dòng)對(duì)邊，提高帶卷質(zhì)量和工作效率，并與主控制系統(tǒng)通過PROFIBUS總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，形成下卷時(shí)重卷機(jī)組對(duì)邊控制的自動(dòng)化系統(tǒng)。為后續(xù)帶箔材的軋制提供技術(shù)保障。

關(guān)鍵詞：全數(shù)字自動(dòng)對(duì)邊控制；軋機(jī)；自動(dòng)化

中圖分類號(hào)：TH137 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）24-0147-02

前言

寶鈦集團(tuán)德國森德威20輥帶箔材軋機(jī)機(jī)組中的重卷機(jī)，對(duì)邊控制系統(tǒng)原采用光電傳感器等分立元件控制，運(yùn)行多年，控制精度和響應(yīng)速度均下降較為嚴(yán)重，故障頻繁，維修困難，且與軋機(jī)主控制系統(tǒng)不能通訊，無法協(xié)同一體化控制?，F(xiàn)采用德國EMG公司SPC全數(shù)字自動(dòng)對(duì)邊控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，該系統(tǒng)是一個(gè)連續(xù)的閉環(huán)跟蹤調(diào)節(jié)系統(tǒng)：在鈦帶上、下卷過程中由探測(cè)頭連續(xù)的測(cè)量出鈦帶一側(cè)邊緣的相對(duì)位置，并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸入到電控器，與位置預(yù)設(shè)值比較、處理產(chǎn)生位置偏差信號(hào)；位置偏差信號(hào)由控制系統(tǒng)經(jīng)過電液轉(zhuǎn)換后輸出到液壓控制站的電液伺服閥，伺服閥驅(qū)動(dòng)與卷取機(jī)相連的液壓缸垂直于軋機(jī)中心線移動(dòng)；以調(diào)整跑偏的鈦帶回到預(yù)定的位置上，實(shí)現(xiàn)鈦帶在機(jī)組預(yù)定位置運(yùn)行的功能，并將運(yùn)行狀態(tài)等信息經(jīng)總線傳輸給機(jī)組主控制系統(tǒng)。

1 控制原理

系統(tǒng)簡(jiǎn)介：

EMG公司生產(chǎn)的對(duì)邊控制器控制模式可分為內(nèi)部控制和外部控制，均可在操作面板進(jìn)行設(shè)置，本次改造利用PROFIBUS通訊協(xié)議的強(qiáng)大功能，方便簡(jiǎn)潔的將控制器狀態(tài)、板帶位置信息、操作方式等傳送至PLC中，進(jìn)行集中控制。

下卷時(shí)開卷機(jī)會(huì)將正在開卷的料卷沿與機(jī)組垂直方向作橫向移動(dòng)，直到移至預(yù)先設(shè)定的位置為止。開卷機(jī)是否移動(dòng)取決于鈦帶的橫向偏差。探測(cè)頭從一個(gè)參考位置測(cè)量得到鈦帶位置的偏差值，將其傳輸給電控放大調(diào)節(jié)器，放大器的輸出與一個(gè)電液伺服閥相連，通過連續(xù)控制伺服閥驅(qū)動(dòng)開卷機(jī)滾架的液壓缸作相應(yīng)的移動(dòng)。

由于下卷時(shí)要求卷取機(jī)收卷筒帶卷一邊平齊，所以光電式測(cè)量傳感器及光源裝設(shè)在離收卷筒最近的剪切機(jī)機(jī)架上，剪切機(jī)由液壓油缸垂直于帶卷方向驅(qū)動(dòng)，液壓缸前后安裝行程開關(guān)。傳感器的縱向位置調(diào)整依靠剪切機(jī)機(jī)架的調(diào)整來實(shí)現(xiàn)。

2 控制實(shí)現(xiàn)

2.1 自動(dòng)對(duì)邊系統(tǒng)元件組成

系統(tǒng)核心組成如圖1所示，主要由探測(cè)頭、數(shù)字電控器、線性位置傳感器、電液伺服閥、液壓站等所構(gòu)成。詳細(xì)參數(shù)見表1。

本次改造，對(duì)邊控制系統(tǒng)采用兩種控制模式，分別為自動(dòng)和手動(dòng)。

手動(dòng)模式用于箔材帶卷初始上卷時(shí)，依靠安裝在與上卷機(jī)隨動(dòng)的線性位移傳感器測(cè)量到下卷機(jī)的實(shí)際位置與設(shè)定位置進(jìn)行對(duì)比和校正，一般運(yùn)行在下卷機(jī)游動(dòng)缸的中間位置，便于箔材鈦帶帶頭的上卷對(duì)中夾持。

上卷機(jī)采用自動(dòng)模式時(shí)，首先進(jìn)行箔材的對(duì)邊，并且上卷機(jī)和下卷機(jī)之間必須保持設(shè)定的張力且靜止。將轉(zhuǎn)換開關(guān)旋轉(zhuǎn)至“對(duì)邊”，測(cè)光頭可在任意位置進(jìn)行回退，當(dāng)測(cè)光頭到達(dá)末端限位時(shí)，進(jìn)行反向前移，尋找?guī)Р倪吘?。測(cè)光頭由高頻光源發(fā)射器和光電傳感器組成，高頻光源發(fā)射器定向發(fā)射頻率為20MHz的光由光電傳感器的測(cè)頭接收。在完全無遮擋的情況下，狀態(tài)字中帶鋼位置數(shù)據(jù)為+500，完全遮擋為-500，當(dāng)光頭運(yùn)行至帶材邊緣，理想狀態(tài)下，只有一半的光線被光電傳感器所接收，其“帶鋼位置數(shù)據(jù)”為0。正常運(yùn)行進(jìn)行收卷作業(yè)時(shí)，由于系統(tǒng)的機(jī)械振動(dòng)和箔材邊沿的不規(guī)則將導(dǎo)致系統(tǒng)的測(cè)量數(shù)據(jù)的震蕩，從而影響收卷機(jī)縱向移動(dòng)的抖動(dòng)，為了避免這種情況的發(fā)生，依據(jù)工藝要求對(duì)邊精度達(dá)到+/-1mm，在PLC編程時(shí)將帶鋼位置校正控制字?jǐn)?shù)據(jù)寫入對(duì)邊控制系統(tǒng)，將帶鋼位置數(shù)據(jù)控制在一定的范圍內(nèi)，從而不引起伺服閥的動(dòng)作，當(dāng)測(cè)量數(shù)據(jù)大于該校正值時(shí)，伺服閥動(dòng)作，收卷機(jī)相應(yīng)縱向平移。當(dāng)下卷機(jī)和上卷機(jī)之間的帶材形成張力并且測(cè)光頭自動(dòng)尋找到帶卷的邊沿后，上卷機(jī)開始帶張力旋轉(zhuǎn)，系統(tǒng)始終保證帶卷一側(cè)的平齊。

2.2 自動(dòng)化系統(tǒng)的組成

SPC控制器使用PROFIBUS通訊板與原系統(tǒng)的西門子S7-400PLC通訊，EMG作為系統(tǒng)從站使用，通過總線將接口信號(hào)傳輸?shù)絇LC。

EPC系統(tǒng)PLC地址的分配：

依據(jù)對(duì)邊控制器說明書提供的主從界面通訊協(xié)議的定義，在系統(tǒng)硬件組態(tài)后進(jìn)行該控制器在系統(tǒng)集成后的控制字及狀態(tài)字的地址分配如圖2所示。

對(duì)邊控制器可使用的控制字為2個(gè)16位數(shù)據(jù)，狀態(tài)字為5個(gè)16位數(shù)據(jù)分別對(duì)控制器的控制模式及實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)控制。詳細(xì)參數(shù)見表2。

本次改造完成后，有效的解決了鈦帶箔材在收卷時(shí)的帶卷一側(cè)不齊的情況，卷取的齊整度控制在±1mm范圍內(nèi)，精度、穩(wěn)定性均很高，完全達(dá)到后續(xù)軋制或成品的工藝要求。

參考文獻(xiàn)：

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