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　    摘要：整個(gè)熱軋機(jī)組采用了新技術(shù)、自動(dòng)化程度高。熱軋機(jī)組中采用的西門子控制設(shè)備很多，控制的對(duì)象也很多，這里僅就飛剪的PLC控制作介紹。

        一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介
　　
　　寧波建龍鋼鐵公司是一家大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，年產(chǎn)量為600萬(wàn)噸，主要產(chǎn)品全為板材。其中1780熱帶鋼連軋機(jī)組生產(chǎn)能力為400萬(wàn)噸，主要控制的工藝設(shè)備有：3座步進(jìn)式加熱爐、2架粗軋、飛剪、7機(jī)架精軋、層流冷卻、3臺(tái)卷取機(jī)、平整線等等。
　　
　　整個(gè)熱軋機(jī)組采用了新技術(shù)、自動(dòng)化程度高。電源動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償采用西門子SVC;機(jī)組主傳動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)使用交•交變頻裝置，控制器采用16套SIEMENS公司的SIMADYND全數(shù)字矢量控制系統(tǒng)；交流異步機(jī)輔傳動(dòng)系統(tǒng)（73套）采用西門子全數(shù)字交一直一交變頻器（6SE70系列產(chǎn)品）；卷取機(jī)同步電動(dòng)機(jī)定子電樞主回路采用6SE70裝置，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路則由6RA70裝置供電；所有傳動(dòng)變頻控制裝置與基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)（PLC、TDC共36套）之間的通訊全部采用Profibus-Dp通訊協(xié)議；而所有控制器裝置（PLC、TDC、SIMADYND）的遠(yuǎn)程I/O采用經(jīng)Profibus-Dp通訊的ET200M站（173個(gè)）；基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)（一級(jí)）的操作監(jiān)控軟件采用Wincc;配置了二級(jí)機(jī)控制系統(tǒng)；一級(jí)和二級(jí)的控制系統(tǒng)均采用工業(yè)以太網(wǎng)通信。
　　　　
　　二、工藝設(shè)備介紹
　　
　　位于精軋除鱗機(jī)前的飛剪采用轉(zhuǎn)鼓式結(jié)構(gòu)，由一臺(tái)2300kW交流同步電動(dòng)機(jī)通過齒式聯(lián)軸器與主減速機(jī)相連，主減速機(jī)輸出端通過鼓形齒聯(lián)軸器與下轉(zhuǎn)鼓相連。上下轉(zhuǎn)鼓間由同步齒輪相連。在各個(gè)轉(zhuǎn)鼓上成90。地安裝兩個(gè)剪刃，一對(duì)用于頭部剪切，切頭時(shí)剪刃速度應(yīng)當(dāng)稍大于飛剪前的帶坯速度；另一對(duì)用于尾部剪切，切尾時(shí)剪刃速度應(yīng)當(dāng)稍小于F1機(jī)架的咬入速度。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)下轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)，上轉(zhuǎn)鼓也同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。由裝在上下轉(zhuǎn)鼓上的剪刃剪切帶坯。停機(jī)用氣動(dòng)抱閘。飛剪用于將運(yùn)行中的鋼坯切去頭部和尾部，以便鋼坯順利進(jìn)入精軋機(jī)，并且可以提高成品的頭、尾質(zhì)量。
　　
　　飛剪的控制設(shè)備包括兩部分：一是S7-400PLC的邏輯順序控制，二是交•交變頻的矢量控制器SIMADYND。這里重點(diǎn)介紹飛剪的PLC控制。
　　
　　三、控制系統(tǒng)構(gòu)成
　　
　　飛剪的控制采用1套S7-400PLC，系統(tǒng)由主機(jī)架、ET200M遠(yuǎn)程I/O站組成，功能模塊有FM450高速計(jì)數(shù)器模板，值編碼器位置檢測(cè)模板（SM338）。
　　
　　PLCS7-400通過工業(yè)以太網(wǎng)通訊模板（CP443）連接到以太網(wǎng)上，完成與HMI、其他PLC的通訊。
　　
　　主機(jī)架上CPU模板集成的DP接口通過Profibus-DP網(wǎng)連接3個(gè)ET200M遠(yuǎn)程站。
　　
　　主機(jī)架上Profibus-DP網(wǎng)通訊模板（IM467）DP接口通過Profibus-DP網(wǎng)連到變頻傳動(dòng)裝置的Profibus-DP網(wǎng)通訊模板（CBP2、SS52）上。　　　　
　　四、控制系統(tǒng)完成的功能
　　
　　1．PLCS7-400主要完成精軋飛剪區(qū)以下控制功能
　　
　　●飛剪前輥道速度控制
　　
　　●飛剪前側(cè)導(dǎo)板控制
　　
　　●飛剪機(jī)架輥運(yùn)轉(zhuǎn)控制
　　
　　●飛剪自動(dòng)控制（切頭、切尾）
　　
　　●飛剪手動(dòng)控制（切頭、切尾）
　　
　　●除磷箱入口夾送輥速度、壓下控制
　　
　　●除磷箱內(nèi)輥道速度控制
　　
　　●除磷箱出口夾送輥速度、壓下控制
　　
　　●高壓除鱗水開閉控制
　　
　　●除鱗箱蓋開閉控制等。　　　　
　　2．飛剪的剪切動(dòng)作
　　
　?。?）在不剪切時(shí)，剪刃處于等待位置，就是剪刃的靜止位置，在此位置上帶鋼通過飛剪，剪刃則由冷卻水進(jìn)行冷卻。除了切頭、切尾外，剪刃均處于該位置。此時(shí)切頭剪刃處于270，尾剪刃處于18。
　　
　　（2）當(dāng)飛剪得到切頭的指令后，首先將切頭剪刃轉(zhuǎn)到220。，該位置就是剪刃的起動(dòng)位置，飛剪得到切頭起動(dòng)的指令（B處延時(shí)）后，切頭剪刃即從220。位置起動(dòng)加速，在16.8。開始進(jìn)剪切，至0。剪切完成，在-20。位置開始制動(dòng)，在130。位置制動(dòng)結(jié)束，然后再返回到270。等位置，等待下一個(gè)切頭指令，再重復(fù)以上全過程，如圖3所示。　　　　
　?。?）當(dāng)飛剪得到切尾的指令后，首先切尾剪刃從180位置轉(zhuǎn)到240，該位置就是剪刃的起虧位置，當(dāng)飛剪得到切尾起動(dòng)的指令（B’處延時(shí)）后，切尾剪刃即從240位置起動(dòng)加速，在16.8始進(jìn)入剪切，至0剪切完成，在-20位置開始制動(dòng)，在130位置制動(dòng)結(jié)束，然后再返回到180冬待位置，等待下一個(gè)切尾指令，再重復(fù)以上全過程，如圖4所示。
　　
　　3．飛剪控制方式
　　
　　“飛剪切頭”、“飛剪切頭切尾”的選擇在HMI上實(shí)現(xiàn)，操作臺(tái)上選擇開關(guān)完成“機(jī)旁”，“主控”切換，機(jī)旁可點(diǎn)動(dòng)，操作臺(tái)上主控分手動(dòng)，自動(dòng)方式，在HMI上設(shè)動(dòng)自動(dòng)方式的頭部（C）/尾部（C’）剪切長(zhǎng)度，速度超前，滯后率的數(shù)據(jù)。操作臺(tái)上主控有連續(xù)剪切蘑菇頭操作按鈕（故障切廢功能）。
　　
　　飛剪控制主要包括軋件測(cè)速、頭尾位置檢測(cè)，主電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量，飛剪剪刃主軸位置檢測(cè)，飛剪的起?？刂坪桶踩?lián)鎖。而計(jì)算確定剪切定時(shí)器的設(shè)定時(shí)間是關(guān)鍵（根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式）。在控制系統(tǒng)中，采用了兩種軋件速度測(cè)量方式：　　　　
　?。╝）熱金屬檢測(cè)器（HMD）方式，HMD301和HMD302用于檢測(cè)鋼坯的位置，當(dāng)坯頭或坯尾到達(dá)HMD301時(shí)，PLCd的計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，到達(dá)HMD302時(shí)，PLC計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)，讀取計(jì)時(shí)器數(shù)值。兩個(gè)熱金屬檢測(cè)器之間的固定長(zhǎng)度，計(jì)時(shí)器數(shù)值，可得出坯頭或坯尾的速度。
　　
　　（b）測(cè)量輥，夾送輥方式，從HMD301檢得（A）開始，鋼坯頭部速度的檢測(cè)是通過安裝在測(cè)量輥上的編碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)的；HMD302檢得（B）時(shí)，起動(dòng)剪切定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間到，開始起動(dòng)剪刃。從HMD301檢失（A’）開始，鋼坯尾部速度的檢測(cè)是通過安裝在夾送輥上的編碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)的；HMD302檢失（B’）時(shí)，啟動(dòng)剪切定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間到，開始啟動(dòng)剪刃。
　　
　　飛剪剪刃位置檢測(cè)是由安裝在剪刃主軸上的編碼器信號(hào)送SM338位置模塊測(cè)出的，有：等待位置、起動(dòng)位置、開始制動(dòng)位置、制動(dòng)結(jié)束位置。在不同位置PLC給SIMADYND發(fā)出不同速度值指令。
　　
　　安全聯(lián)鎖：
　　
　?。╝）飛剪起動(dòng)剪切條件：干油、冷卻水供應(yīng)正常；輥道工作正常；測(cè)速輥工作正常；電氣過載保護(hù)；剪刃間隙調(diào)節(jié)處于鎖緊狀態(tài)。
　　
　　（b）飛剪不剪切條件：帶鋼靜止時(shí)不切；帶鋼折疊時(shí)不切；帶鋼溫度偏低時(shí)不切。
　　
　　五、結(jié)束語(yǔ)
　　
　　整個(gè)飛剪的剪切過程為轉(zhuǎn)動(dòng)一起動(dòng)加速一勻速一剪切一制動(dòng)一返回一停止。飛剪的控制采用三環(huán)系統(tǒng)，由PLC完成位置環(huán)控制，由交•交變頻的矢量控制器SIMADYND完成速度、電流環(huán)控制。SM338模塊記錄下剪刃返回到等待位置的脈沖偏差數(shù)，下次剪切時(shí)將脈沖偏差數(shù)用于修正剪切定時(shí)器的設(shè)定時(shí)間值，從而有效地提高了系統(tǒng)剪切精度。還可開發(fā)飛剪在停電檢修后剪刃停在隨機(jī)位置，上電后飛剪由PLC控制自動(dòng)找到等待位置的程序。也可開發(fā)主操作工通過計(jì)算機(jī)監(jiān)控畫面操作飛剪模擬剪切以檢查生產(chǎn)使用前飛剪功能是否正常。