1200鋁箔縱切機(jī)的電氣控制系統(tǒng)于慶海1,徐正國(guó)2（1.北京二十一世紀(jì)科技發(fā)展有限公司，北京100086）（2.湖北丹江鋁業(yè)有限公司，湖北丹江口442700）摘要：本文主要介紹1200鋁板縱切機(jī)使用英國(guó)CT公司的MONTORII型直流調(diào)速裝置和西門(mén)子公司的S7-300、S7-200系列可編程序控制器組成的PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，及PLC之間、PLC和MONTORII型直流調(diào)速裝置之間相互通訊的系統(tǒng)組成及實(shí)現(xiàn)方法。關(guān)鍵詞:鋁箔、縱切機(jī)、MONTORII、PLC、串行通訊、恒線速度控制TheElectricControlSystemaboutAluminumFoil

PortraitCutMachineYUQinghaH,XuZhengguo2（1.BeijingTwentyFirstCenturyScience&TechnologyDevelopmentCo.,Ltd,Beijing100086,China）（2.DanjiangAluminiumCo.,LtdDanjiangkou442700China）Abstract:PrincipalintroductioncontrolsystemmakeupofMONTORIImadeinCTEngland,S7-300seriesandS7-200seriesPLCforaluminumfoilportraitcutmachine.AndtheserialcommunicationbetweenMONTORIIandPLC.Keywords:aluminiumfoil;portraitcutmachine;MONTORII;PLC;serialcommunication;constantlinespeedcontrol一、適用范圍本設(shè)備是為鋁（鋁合金）板縱切機(jī)專用機(jī)械配套的電氣控制系統(tǒng)。鋁錠經(jīng)過(guò)連鑄連軋機(jī)、冷軋機(jī)的軋制，形成0.2mm~3.0mm厚的鋁（鋁合金）板，再按照不同用戶的商業(yè)要求把1060mm（或以下）寬的鋁板分切成不同寬度的鋁板若干條，并按恒張力方式卷繞成鋁卷。由于電氣控制系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的控制模塊，以及完全相同或相似的控制要求，而且也有相同或類似的工藝要求，所以該系統(tǒng)也適用于黑色冶金中的鋼板鋼帶、有色冶金中的銅板銅帶及造紙等相似行業(yè)的材料分切、卷取控制系統(tǒng)。二、機(jī)列介紹1200鋁箔縱切機(jī)的主要設(shè)備布置及電氣系統(tǒng)組成如下圖所示：

卷取機(jī)'、&7測(cè)速輥切尾剪張力輥張力墊活套坑切頭剪圓盤(pán)剪夾送輥開(kāi)卷機(jī)■■:O!V測(cè)量□PGi=22.4171181KW400V234AiF=8.87A□i=9.3956PLC

60KW

-Z脈沖400V170aPi=4.5i=13.7740.5KW400V118aiF=4.52A卷取機(jī)'、&7測(cè)速輥切尾剪張力輥張力墊活套坑切頭剪圓盤(pán)剪夾送輥開(kāi)卷機(jī)■■:O!V測(cè)量□PGi=22.4171181KW400V234AiF=8.87A□i=9.3956PLC

60KW

-Z脈沖400V170aPi=4.5i=13.7740.5KW400V118aiF=4.52A□i=827KW400V77.8A&iF=5.83A□i=14.94840.5KW400V119APGiF=5.65A-硝沖PGPLCiF=4.84APLCM350RM210R15KW380V30.1460rpmRS485.nJM75R速度微調(diào)速度微調(diào)M155RM155R￡LCS7-200PROFIBUS卷取機(jī)操作臺(tái)主操作臺(tái)開(kāi)卷機(jī)操作臺(tái)主要設(shè)備布置從右至左（從操作側(cè)看）依次為：開(kāi)卷機(jī)、夾送輥、切頭剪、圓盤(pán)剪、活套坑、張力墊、張力輥（機(jī)）、切尾剪、測(cè)速輥、卷取機(jī)。各部分的主要功能及控制要求如下：開(kāi)卷機(jī)：用來(lái)打開(kāi)來(lái)料鋁卷，提供各種可能卷徑下的開(kāi)卷張力，對(duì)開(kāi)卷機(jī)上的鋁卷直徑進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，并用以控制開(kāi)卷段的恒張力。夾送輥：穿帶時(shí)協(xié)助開(kāi)卷機(jī)將鋁板穿向卷取機(jī)方向，機(jī)列工作時(shí)可以將上輥抬起，不參與工作，也可將上輥壓下，以協(xié)助圓盤(pán)剪提供開(kāi)卷段的向前張力，防止圓盤(pán)剪打滑。切頭剪：用以處理帶頭，來(lái)滿足工藝和操作要求。圓盤(pán)剪：是該機(jī)列的主要工藝設(shè)備，用來(lái)完成對(duì)帶材的縱向剪切，同時(shí)用來(lái)切除來(lái)料鋁板兩側(cè)的多余部分或質(zhì)量不符合要求的部分，使成品卷的左、右兩個(gè)端面符合質(zhì)量要求。活套坑：用來(lái)釋放來(lái)料鋁卷中橫向的不同內(nèi)部應(yīng)力在縱向剪切后給帶材帶來(lái)的影響。張力墊：是提供卷取段張力的主要設(shè)備，也是影響成品卷能否“卷齊”的主要設(shè)備之一。張力輥：和張力墊共同提供卷取段張力，是提供動(dòng)態(tài)張力調(diào)整的“窗口”，可以通過(guò)它來(lái)實(shí)現(xiàn)張力剃度控制以及增加各種張力補(bǔ)償，如靜態(tài)補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)?。測(cè)速輸是卷取段線速度的測(cè)量點(diǎn)，同時(shí)也是進(jìn)行卷取機(jī)卷徑計(jì)算的依據(jù)之一，其重要性不言而喻。卷取機(jī)：是對(duì)縱向剪切后的成品重新進(jìn)行卷繞的地方，也是穩(wěn)定卷取段線速度的設(shè)備，需采用恒線速度控制，它的穩(wěn)定控制是整個(gè)系統(tǒng)的重中之重。整個(gè)機(jī)列的主要參數(shù)如下：1、來(lái)料寬度：520mm?1060mm2、來(lái)料厚度：0.2mm?3.0mm3、卷材外徑：①1650mm(Max)4、材料性能：抗拉強(qiáng)度：6b<290MPa屈服強(qiáng)度：6s<260MPa延伸率：6<15%5、成品寬度：40?1000mm6、成品外徑：①1650mm(Max)7、機(jī)列速度：150M/min(Max)8、剪切條數(shù)：保證值：20;目標(biāo)值：259、速度控制精度：0.5%10、張力控制精度：<1%三、系統(tǒng)構(gòu)成及控制原理1200鋁箔縱切機(jī)的電氣控制系統(tǒng)構(gòu)成如圖所示，主要傳動(dòng)點(diǎn)開(kāi)卷機(jī)、夾送輥、圓盤(pán)剪、張力輥、卷取機(jī)都采用直流傳動(dòng)，傳動(dòng)裝置為英國(guó)CT公司生產(chǎn)的MONTORII系列直流裝置，裝置的額定電流從105A到350A不等，速度反饋全部采用脈沖編碼器反饋，提高了控制精度。廢邊卷取采用了變頻控制，使廢邊卷取的線速度能跟隨機(jī)列速度的變化，大大減少了操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度?？刂葡到y(tǒng)的核心是西門(mén)子S7系列PLC，主模塊采用S7-315-2DP,它通過(guò)PROFIBUSDP網(wǎng)絡(luò)將兩個(gè)ET200M遠(yuǎn)程站以及兩個(gè)S7-200系列的PLC系統(tǒng)、OP27操作屏等連接起來(lái)，組成一個(gè)有機(jī)的整體。作為PROFIBUSDP網(wǎng)絡(luò)的主站，S7-315-2DP完成了控制系統(tǒng)中的大部分控制任務(wù)，包括所有的邏輯計(jì)算以及模擬量的輸入、計(jì)算和輸出、卷徑計(jì)算、速度分配等。作為輔助CPU，兩個(gè)S7-200系列的PLC系統(tǒng)負(fù)責(zé)一些特殊的任務(wù)，象高速計(jì)數(shù)、操作臺(tái)上的數(shù)字顯示表控制、與MONTORII系列直流裝置的串行通訊等。正是由于采用了串行通訊，才有可能把MONTORII系列直流裝置的各種故障信號(hào)納入控制系統(tǒng)，并在OP27操作屏上用中文明確的顯示出來(lái)。免去維修人員查手冊(cè)中故障代碼的麻煩，加快了故障判斷的速度，使整個(gè)系統(tǒng)的人機(jī)交流更加友好，提升了整個(gè)控制系統(tǒng)的性能，又不會(huì)增加太多的成本。PROFIBUSDP現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的使用，極大地節(jié)約了控制電纜，節(jié)約了成本。同時(shí)也大大縮短了施工、調(diào)試時(shí)間，為用戶贏得了最大限度的經(jīng)濟(jì)利益。OP27操作屏的使用使用戶能更直觀地操作和監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程中的各參數(shù)，可以通過(guò)棒圖、趨勢(shì)曲線等來(lái)監(jiān)控各參數(shù)的變化趨勢(shì)，有利于對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的全面了解和準(zhǔn)確及時(shí)地進(jìn)行故障判斷。本機(jī)列的邏輯控制并沒(méi)有什么特殊之處，只是機(jī)列中所要求的聯(lián)鎖條件較多，編程時(shí)要特別留神，協(xié)調(diào)好和其他專業(yè)的關(guān)系。在傳動(dòng)控制上，本機(jī)列使用脈沖編碼器的脈沖信號(hào)作為卷徑計(jì)算的依據(jù)，在PLC中進(jìn)行卷徑計(jì)算，極大地提高了張力控制和卷徑顯示的精度。卷取機(jī)的線速度控制是不同于常規(guī)控制的地方，為達(dá)到恒線速度控制的目的，我們采用過(guò)在測(cè)速輥上安裝測(cè)速發(fā)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置反饋信號(hào)的方法，實(shí)際使用效果不錯(cuò)，但存在“過(guò)尾”失速的問(wèn)題。也就是當(dāng)鋁板帶的尾部通過(guò)張力輥之后，卷取段失去張力，測(cè)速輥無(wú)法測(cè)得實(shí)際速度，驅(qū)動(dòng)裝置就會(huì)失去“速度反饋”，從而產(chǎn)生故障，在實(shí)際操作中要通過(guò)留出更長(zhǎng)的帶尾來(lái)避免。為解決這個(gè)問(wèn)題，本機(jī)列的卷取機(jī)和測(cè)速輥也采用脈沖編碼器作為信號(hào)源，先計(jì)算出卷取機(jī)的卷徑，再根據(jù)卷徑和操作臺(tái)上的速度給定信號(hào)經(jīng)PLC隨時(shí)計(jì)算卷取電機(jī)的速度給定值，來(lái)達(dá)到恒線速度控制的目的。由于在這種控制方式下，驅(qū)動(dòng)裝置一直使用卷取電機(jī)本身的脈沖編碼器作為速度反饋源，就避免了“過(guò)尾”時(shí)丟失速度反饋的問(wèn)題。廢邊卷取是用戶比較關(guān)心的問(wèn)題之一，由于機(jī)列速度較高