【摘 要】根據(jù)鋼卷板開平的要求，采用PLC與SSD590+直流數(shù)字式調(diào)速器（以下簡稱590+）對卷板開平設(shè)備進(jìn)行控制，并且在控制系統(tǒng)中采用了軟硬件雙重濾波技術(shù)和數(shù)字PID在線控制功能。闡述了系統(tǒng)的硬件組成、軟件設(shè)計(jì)、工作原理、參數(shù)整定等。經(jīng)五年生產(chǎn)運(yùn)行表明系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性很好。

【關(guān)鍵詞】卷板開平 自動(dòng)化 SSD590+直流數(shù)字式調(diào)速器 Z4型直流電動(dòng)機(jī) PLC 輸出模塊 觸摸屏

直流數(shù)字式調(diào)速技術(shù)是一種新型、成熟的直流電機(jī)無極調(diào)速技術(shù)，它優(yōu)良的控制性能被廣泛應(yīng)用在速度控制領(lǐng)域，特別是卷板開平、定尺加工的生產(chǎn)中。由于制造業(yè)對鋼板的開平質(zhì)量要求越來越高，加之開平加工企業(yè)自身需要進(jìn)一步降低成本，因此高性能的直流電機(jī)調(diào)速技術(shù)得到了更加廣泛深入的應(yīng)用。

本公司開平生產(chǎn)線，自動(dòng)化程度高、操作方便、運(yùn)行可靠、節(jié)約電能，其功能如下：（1）控制系統(tǒng)可手動(dòng)/自動(dòng)運(yùn)行；（2）操作工通過觸摸屏輸入需要開平板材的長度及張數(shù)，設(shè)備自動(dòng)完成一個(gè)批量的生產(chǎn)；為了把各種尺碼的誤差降到最低，在輸入實(shí)際剪板長度時(shí)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)再輸入一個(gè)‘減偏移量’，再根據(jù)鋼板的實(shí)際長度調(diào)整‘減偏移量’，這樣把產(chǎn)品長度的誤差降到最低。例如：十三米長的鋼板長度及兩對角線誤差不大于2mm；（3）在線調(diào)整PID參數(shù)；（4）對設(shè)備有多種保護(hù)功能，隨時(shí)監(jiān)測報(bào)警并有信號顯示。

一、系統(tǒng)硬件組成

（一）控制電路。590+控制算法都由單片機(jī)完成，處理速度可以保證所有控制回路的調(diào)節(jié)作用在主電路六個(gè)可控硅橋的轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)完成，速度環(huán)算法也可在此時(shí)間內(nèi)完成，以獲得優(yōu)越的性能。

電流環(huán)具有適應(yīng)功能，即使負(fù)載變化較大也能獲得平穩(wěn)的速度響應(yīng)。

（二）功能塊及編輯。通過功能塊的自由、靈活連接可實(shí)現(xiàn)各種功能，能滿足工業(yè)應(yīng)用復(fù)雜、先進(jìn)的控制要求。標(biāo)準(zhǔn)功能塊有PID控制、上升率和下降率控制等一百多個(gè)。

功能模塊的連接是通過圖形化的組態(tài)軟件完成的，直觀、快捷。590+出廠時(shí)有一套標(biāo)準(zhǔn)的組態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)基本的速度控制。只需調(diào)整少數(shù)幾個(gè)功能塊就能完成更復(fù)雜的控制要求。

（三）通訊功能。590+具有兩個(gè)通訊接口，用于計(jì)算機(jī)編程或作為控制器之間工作用。

（四）人機(jī)界面。590+設(shè)有MM1操作站，使操作者在各種條件下都可以設(shè)置參數(shù)、監(jiān)視和診斷裝置的故障，所有信息均可顯示在液晶顯示器上。

（五）保護(hù)功能。590+保護(hù)功能有瞬時(shí)過流保護(hù)；反時(shí)限過流；磁場失效；可控硅超溫；電動(dòng)機(jī)過熱；堵轉(zhuǎn)保護(hù)；可控硅橋觸發(fā)失敗等。

二、系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件是指用梯形圖語言編制的對整條卷板開平生產(chǎn)線進(jìn)行控制的程序。它對生產(chǎn)線的控制，主要解決系統(tǒng)的手動(dòng)及自動(dòng)切換；在自動(dòng)高速、自動(dòng)慢速和手動(dòng)慢速三種運(yùn)行模式下；分別按設(shè)定速度輸出指令給590+，590+控制矯板機(jī)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使矯板速度按設(shè)定值運(yùn)行，根據(jù)加工機(jī)械的強(qiáng)度和所開平卷板的材質(zhì)及厚度，確定運(yùn)行速度并且隨時(shí)可以進(jìn)行調(diào)整；某些工序之間需間隔一定時(shí)間，例如矯板機(jī)停止運(yùn)行后，需一秒的剪板準(zhǔn)備時(shí)間，待平板絕對靜止后再進(jìn)行剪切，防止事故發(fā)生。

（一）PLC系統(tǒng)概述。PLC是可編程邏輯控制器。它的存儲(chǔ)器具有可編程的功能，用于處理系統(tǒng)內(nèi)部的邏輯運(yùn)算、定時(shí)、算數(shù)運(yùn)算、順序控制等操作的指令，并且通過數(shù)字的、模擬的各種輸入和輸出，控制卷板開平生產(chǎn)線各個(gè)生產(chǎn)過程。

硬件設(shè)計(jì)是PLC控制系統(tǒng)中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，它關(guān)系著系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性。包括輸入和輸出兩方面。該系統(tǒng)PLC的供電電源為AC85-240V，適應(yīng)電源的范圍很寬，但為了抗干擾本系統(tǒng)在電源回路中加裝了電抗器以凈化電源減少干擾。該系統(tǒng)中PLC控制系統(tǒng)的輸出電路中，有繼電器和模擬量模塊輸出。用于給590+及停車?yán)^電器提供信號，控制電動(dòng)機(jī)在不同操作模式下的運(yùn)行和停止。

（二）PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。按卷板開平的加工過程，編寫成PLC控制系統(tǒng)的流程圖，然后轉(zhuǎn)化為梯形圖，這是該系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中最重要的環(huán)節(jié)。

設(shè)置矯板機(jī)的最佳運(yùn)行速度，它關(guān)系到機(jī)械的加工能力和鋼板的材質(zhì)及厚度等多方面因素。兼顧生產(chǎn)效率和該機(jī)械的加工能力，把自動(dòng)高速設(shè)置為18.000米/分，幾年的生產(chǎn)實(shí)踐證明效果很好。生產(chǎn)中為了減小停機(jī)時(shí)的慣性，減小平板長度的誤差，當(dāng)高速運(yùn)行至欠300mm到達(dá)設(shè)定長度時(shí)，PLC模擬輸出模塊改變控制信號，590+改變直流電機(jī)的勵(lì)磁電流，電動(dòng)機(jī)改為自動(dòng)慢速運(yùn)行。自動(dòng)慢速設(shè)置為2.000米/分，停機(jī)時(shí)基本上沒有慣性影響。實(shí)踐證明，六米長的平板長度誤差不大于一毫米。另外，手動(dòng)運(yùn)行時(shí)都是處理板頭、板尾和一些疑難問題，手動(dòng)速度設(shè)定為5.000米/分，實(shí)踐證明操作比較得心應(yīng)手。

矯板機(jī)的最佳運(yùn)行速度受多方面因素制約，生產(chǎn)中可以根據(jù)鋼板的材質(zhì)及厚度等情況在線調(diào)整。

矯板機(jī)停機(jī)時(shí)，PLC通過繼電器輸出停機(jī)信號給停機(jī)交流接觸器，接觸器一方面切斷加在590+的1A1和1A4端子上的運(yùn)行速度模擬信號，另一方面將1A1和1A4短路，使之等電位，確保矯板機(jī)電動(dòng)機(jī)靜止，經(jīng)一秒的剪板準(zhǔn)備時(shí)間，待平板絕對靜止后再進(jìn)行剪切。

三、系統(tǒng)參數(shù)的確定

系統(tǒng)變速運(yùn)行及多種功能控制主要由SSD590+直流數(shù)字式調(diào)速器完成。590+內(nèi)置一百多個(gè)功能塊，并且有一套標(biāo)準(zhǔn)的組態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)基本的速度控制。只需調(diào)整少數(shù)幾個(gè)功能塊590+就可以工作。要讓設(shè)備運(yùn)行在最佳狀態(tài)，還要對完整的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。在生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)精矯機(jī)與初矯機(jī)不同步，有拉拽或存板情況；停矯剪切時(shí)，鋼板不靜止，向后倒退十公分的情況；運(yùn)行中設(shè)備抖動(dòng)情況等等，就需要對PID、上升率和下降率及類比輸入等功能參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。

該系統(tǒng)是按照工業(yè)生產(chǎn)需求設(shè)計(jì)的，實(shí)現(xiàn)了鋼卷板開平的一系列功能，系統(tǒng)穩(wěn)定、安全可靠，在長時(shí)間運(yùn)行中取得了優(yōu)良的效果。該系統(tǒng)只需做相應(yīng)的修改就可推廣到相關(guān)鋼材改制的生產(chǎn)線系統(tǒng)中。

參考文獻(xiàn)：

[1]歐陸傳動(dòng)系統(tǒng)有限公司‘590+系列直流數(shù)字式調(diào)速器’產(chǎn)品手冊HA466461U002，第一版2001年版權(quán)。