對邊控制系統(tǒng)在箔材軋機重卷機上的運用

楊君+史繼強

摘 要：使用全數(shù)字控制系統(tǒng)對軋機重卷機進行改造，實現(xiàn)帶箔材在上卷和下卷時的自動對邊，提高帶卷質(zhì)量和工作效率，并與主控制系統(tǒng)通過PROFIBUS總線進行數(shù)據(jù)通訊，形成下卷時重卷機組對邊控制的自動化系統(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)字自動對邊控制；軋機；自動化

中圖分類號：TH137 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）24-0147-02

前言

寶鈦集團德國森德威20輥帶箔材軋機機組中的重卷機，對邊控制系統(tǒng)原采用光電傳感器等分立元件控制，運行多年，控制精度和響應速度均下降較為嚴重，故障頻繁，維修困難，且與軋機主控制系統(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)字自動對邊控制系統(tǒng)進行改造，該系統(tǒng)是一個連續(xù)的閉環(huán)跟蹤調(diào)節(jié)系統(tǒng)：在鈦帶上、下卷過程中由探測頭連續(xù)的測量出鈦帶一側(cè)邊緣的相對位置，并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號輸入到電控器，與位置預設(shè)值比較、處理產(chǎn)生位置偏差信號；位置偏差信號由控制系統(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)動與卷取機相連的液壓缸垂直于軋機中心線移動；以調(diào)整跑偏的鈦帶回到預定的位置上，實現(xiàn)鈦帶在機組預定位置運行的功能，并將運行狀態(tài)等信息經(jīng)總線傳輸給機組主控制系統(tǒng)。

1 控制原理

系統(tǒng)簡介：

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

下卷時開卷機會將正在開卷的料卷沿與機組垂直方向作橫向移動，直到移至預先設(shè)定的位置為止。開卷機是否移動取決于鈦帶的橫向偏差。探測頭從一個參考位置測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電液伺服閥相連，通過連續(xù)控制伺服閥驅(qū)動開卷機滾架的液壓缸作相應的移動。

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

2 控制實現(xiàn)

2.1 自動對邊系統(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。詳細參數(shù)見表1。

本次改造，對邊控制系統(tǒng)采用兩種控制模式，分別為自動和手動。

手動模式用于箔材帶卷初始上卷時，依靠安裝在與上卷機隨動的線性位移傳感器測量到下卷機的實際位置與設(shè)定位置進行對比和校正，一般運行在下卷機游動缸的中間位置，便于箔材鈦帶帶頭的上卷對中夾持。

上卷機采用自動模式時，首先進行箔材的對邊，并且上卷機和下卷機之間必須保持設(shè)定的張力且靜止。將轉(zhuǎn)換開關(guān)旋轉(zhuǎn)至“對邊”，測光頭可在任意位置進行回退，當測光頭到達末端限位時，進行反向前移，尋找?guī)Р倪吘?。測光頭由高頻光源發(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，當光頭運行至帶材邊緣，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。正常運行進行收卷作業(yè)時，由于系統(tǒng)的機械振動和箔材邊沿的不規(guī)則將導致系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)的震蕩，從而影響收卷機縱向移動的抖動，為了避免這種情況的發(fā)生，依據(jù)工藝要求對邊精度達到+/-1mm，在PLC編程時將帶鋼位置校正控制字數(shù)據(jù)寫入對邊控制系統(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作，當測量數(shù)據(jù)大于該校正值時，伺服閥動作，收卷機相應縱向平移。當下卷機和上卷機之間的帶材形成張力并且測光頭自動尋找到帶卷的邊沿后，上卷機開始帶張力旋轉(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傳輸?shù)絇LC。

EPC系統(tǒng)PLC地址的分配：

依據(jù)對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。

對邊控制器可使用的控制字為2個16位數(shù)據(jù)，狀態(tài)字為5個16位數(shù)據(jù)分別對控制器的控制模式及實時狀態(tài)進行自動控制。詳細參數(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，完全達到后續(xù)軋制或成品的工藝要求。

參考文獻：

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