基于纵剪设备的电气系统开发

摘 要：介绍了纵剪设备的工艺流程及其电气系统构成和自动化控制的开发，电气控制系统在纵剪设备生产过程中的作用，保证了提高钢板纵剪的生产能力和生产质量的实现。

关键词：纵剪机组，PLC控制，S120系列数字变频调速器

Abstract: Slitting equipment technological process is introduced and its electrical system formation and development of automatic control, electrical control system in the process of slitting equipment production, ensure the improve the quality of steel sheet slitting production capacity and production implementation.

Keywords: slitting line；PLC control；S120 inverter

中图分类号：TM344.6 文献标识码：A 文章编号：

0 引言

纵剪机组是一种将带钢纵向剪切的机、电、液、一体化设备,用于将带钢剪切成所需的宽度规格。纵横剪机组电气系统，主要控制本机组的各个电动机，液压系统和气路系统。整个电气系统以PLC可编程控制器为核心，配以直观的人机界面和高精度，高性能的S120变频调速系统及其它交流传动控制和各种检测传感器。

1.纵剪机概述

纵剪机又称纵剪线，纵切机，分条机，是金属分切设备的一种称呼。 1.用途：适用于进行金属带料的纵向剪切工作，并将分切后的窄条重新卷绕成卷。 2.优点：操作方便，切割质量高、材料利用率高、切割速度无级调速等特点。 3.结构：由开卷（放卷）、引料定位、分条纵剪、卷取（收卷）等组成。 4.适用材料：马口铁、硅钢片，铝带、铜、不锈钢板、镀锌板等。 5.适用行业：变压器，电机，家电，汽车，建材，包装行业等。6纵剪机组主要机构组件：（1）液压上料小车（2）液压内涨开卷机（3）过渡桥（4）纵剪分条机（5）收边机（6）过渡桥（7）液压涨力站（8）液压钳口收卷机（9）出料液压台车（10）液压系统（11）电气控制系统。

2生产工艺流程

备卷上卷开卷铲头、直头夹送、矫平对中（双排立辊）剪切头尾（横切）对中（双排立辊）纵剪（圆盘剪）活套钢带分离及张力控制 废边卷取

卷取卸卷收集

3电气系统

3.1 概述

- 电气系统使用于操作和控制整个纵剪机组的各单机设备。属非标设计电气控 制系统。控制范围：上卷小车～卸卷小车

- 电控系统由 PLC 自动控制系统、交流调速控制系统、数字显示系统组成。系统设计和元件选用符合IS9001和CCC标准。

- 在需调速机械的系统设计中均设有速度参量自动均衡调节、手动连续可调功能及数值HMI显示。

- 电气系统设有板速自动检测及自动显示系统。

- 22KW以上电动机(无调速系统)设有降压启动。

- 系统配备的交流变频装置设置有输入电抗器，以降低对电源网侧的污染。

3.2 系统组成：

整个机组的电气控制系统主要由GC1、CC1～CC7控制柜(CC1为交流柜，主要控制交流电机和力矩电机,CC2~CC6为开关柜和变频控制柜，CC7柜是PLC柜主要是PLC的输入输出和电磁阀的控制，OT1～OT3操作台（分别有一个DP子站）、OC1操作盒、OB1～OB2按钮盒组成。共有一套西门子S7300系列PLC、一套触摸屏、和两套整流单元和六套逆变控制单元。

3.3 系统特点：

本系统采用了先进的PLC控制技术和数字变频控制技术。

本系统以PLC控制为核心，将各个开关、按钮及现场的各种检测传感器（如光电开关、接近开关）的开关量和模拟量信号送入PLC特定的输入口，通过PLC的软件程序输出至PLC的各个输出口，分别控制各个交、直流电机、电磁阀等执行元件。同时也可在触摸屏上设定、显示需要的数值和状态（如设定钢板的厚度和初始直径，设显示机组的卷取线速度和，及接近开关的状态）。在系统各个单机设备和整机之间形成各种电气联锁和保护，以保证全线在运行中满足工艺要求。在纵剪工作时分拉剪、联动剪两种功能。当选择拉剪切时，可开动卷取机的卷取功能，只有卷取机使能，圆盘剪是被动工作的。在联动剪切时圆盘剪和卷取机同时同时运行。

3.4 技术规范：

供电电源：三相四线，AC380V±10%

三相不平衡率：≤3%

电源频率：50HZ+5%

环境温度：-10～+40℃

3.5 电气设备技术性能

电气系统应用Profibus工业现场总线技术。主控系统选用德国SIEMENS公司 S7—300 系列 PLC（CPU315—2DP）；总线端子模块和现场模块亦选用德国 SIEMENS公司ET200系列。防护等级：控制柜及操作台采用IP54。

系统交流驱动调速装置均使用西门子公司S120系列数字变频调速器；数字调 速装置均通过 CBP2 接口板接入 PROFIBUS 网络，由网络控制系统主站综合控 制运行。

电气系统的控制功能设计为能与机组工艺、单机设备、液压系统紧密结合， 并能随之变化进行控制。

电气系统的各配电系统采用设计非标电源柜进行受电及配电的方式，电源柜 与电气系统其它控制柜采用统一柜体，防护等级IP54，柜中配备总电源开 关，利用该开关对系统的配电进行接地、过载、短路保护。电源柜中还设置 有总开关的电动合闸回路及二次测量回路，在柜门面安装有电操的主令电器 及电源电流、电压指示仪表。系统内使用的AC220V控制电源及DC24V电源也设置在电源柜。

3.6电气设备基本控制功能:

* 设备工作方式选择

* 机组设备起停车和紧急停车控制

* 生产顺序控制和连锁控制

* 液压系统等辅助设施控制

* 系统故障及报警

* 就地通讯接口（与机电成套设备）

* 根据生产和控制需要，电气控制系统将在机组总操作台设置HMI （SIEMENS TP277初设时确认），实现直观可靠的操作和监视。其主要功能为； 以具有电气仪表一体化的高清晰度彩色触摸画面，通过灵活方便的画面设计和 画面操作，进行生产工艺参数及设备运行参数的设定、存储、上装及下载；控 制系统总体及局部设备工作状态的动态显示；

3.7电气设备基本配置:

电气柜壳体：壳体选用TSD（2200*X*800）柜型，颜色（待定）。

电气柜柜内主要电气元件：变频调速装置采用西门子最新型变频器具有Profibus-DP接口，调 速器输出功率须是电机满载功率的110％以上（选大一档型号）。

PLC系统： PLC系统硬件选用西门子S7-300DP系列，并预留一块DP 模块用以 连接上位机监控系统，PLC编程软件选用STEP7V5.4软件。

电源设置：控制系统PLC选用SIEMENS专用电源；仪表系统选用单相交流稳压电源。HMI：硬件选用西门子TP277系列产品，通讯选用Profibus-DP或MPI方式，软件选用西门子WINCC 6.0组态版本。

检测元件接近开关、编码器选用SICK产品，位移传感器选用MTS或巴鲁夫产品。

系统尽可能采用远程I/O，并且与传动系统及其它子系统通过通讯网络连接，减少电缆数量和电缆铺设工作量，并使系统更加可靠。

4结论

纵剪机设备的电气控制系统，由西门子PLC-300和S120系列数字变频调速控制，运行稳定，操作简便，可靠性高，保证了逻辑自动控制功能和变频调速控制功能的实现，进而为剪切出来的钢板的质量提供了可靠的保证。

参考文献

[1] 张雪，刘振兴。纵剪机组的电气控制系统。武汉科技大学信息科学与工程学院，2009。

[2] 彭慧玲。590P4Q直流调速器在带钢纵剪机组电气控制中的应用，宝鸡石油钢管有限责任公司，2008。