小型棒材生产线起停式倍尺飞剪的电气控制

　　0 引言

　　倍尺飞剪是小型棒材生产线的关键性设备，它直接影响生产率和成材率。10多年前，电气传动系统为传统的模拟系统，要想控制剪切速度为20m/s左右的起停式飞剪，几乎是不可能的。随着技术的日新月异，直流全数字系统遍及世界，为控制高速飞剪打下了坚实的基础。在这个基础上，通过利用PLC的强大功能，不断深人研究、创新和实践，中冶集团北京冶金设备研究设计总院起停式倍尺飞剪的剪切速度已达到19m/s，工作准确无误，倍尺精度达到±40mm，并最大限度地满足了用户的各种工艺要求。几年来，已在莱芜钢铁集团公司、冷水江钢厂、乌兰浩特钢厂、日照钢铁集团公司、宁夏恒力集团、宣化钢铁集团公司等近10个厂家可靠运行，达到了国内先进水平。

　　1 设计思想

　　起停式飞剪在不剪切时是静止的，当发出剪切信号后剪刃从起始点开始加速运行，要求在剪刃运行角度250°内加速到剪切速度(最高19m/S)，剪切完成后，立即制动，要求在250°内制动至零速，然后准确反爬至起始点。其中剪切信号是否能准确无误地发出和剪刃的定位精度是否能满足要求，是飞剪能否可靠工作和倍尺精度控制的关键。

　　该飞剪采用Siemens 6RA70全数字装置作为飞剪电机电气传动控制系统，它具备的强大功能和数字系统的精确性完全能胜任飞剪频繁、快速的起、制动的苛刻要求。采用s7—300PLC智能模块和对各种干扰因素考虑完备的软件控制飞剪的剪切和剪刃的定位，保证了飞剪动作的可靠性和倍尺精度。采用Siemens TP170B彩色触摸屏或上位机作为人机对活设备，并通过Profibus.DP网相连，其硬件配置如图1所示。为厂保证飞剪速度给定的精确性和可靠性，由PIC测算的速度信号及PLC发出的运行、停止命令通过DP网送至6RA70系统，6RA70系统的工作状态也通过DP网送至PLC。在操作台上，触摸屏或上位机实现了人机对话，操作者根据工艺要求，输入倍尺长度、修正系数、成品轧机辊径、剪速度超前系数等参数，并可随时修改。同时，飞剪的丁作状态、故障信号等也在触摸屏或上位机上显示，极大方便了操作。

　　2 工作原理与控制过程

　　高速计数器A4用来测算轧件的长度，成品轧机的编码器与之相连。在输入辊径后，脉冲当量可根据式(1)计算：

　　Q=(P轧i轧×l000)/(πD轧) ( 1 )

　　式中，Q为脉冲当量，脉冲/m;P轧为成品轧机码盘脉冲数;i轧为成品轧机减速比;D轧为成品轧机辊径，mm。

　　当输入倍尺长度后，用脉冲当量乘以倍尺长度，就可以计算相应的脉冲数。一旦A4汁数脉冲到达该值，就发出剪切信号。高速计数器A5用来测算轧件的线速度，成品轧机的码盘与之相连。采用系统定时中断的方法，测量每个单位时间进入A5的脉冲数，由于脉冲当量已知，因此便可实时测量轧件的线速度，以便飞剪随时跟踪这个速度。