GE90-70PLC在热轧板精整线上的应用———作者：胡建亨、周建芳

［摘要］：［关键词］： 编码器 电机 恒压供水 流量计摘要：攀钢热轧板厂精整线改造包含：纵切机组全线机械、液压、电气及自动化设备改造，1#、２#横切机组上料装置机械、液压、电气及部分自动化设备改造。我们主要负责电气传动及基础自动化系统的设计、制作、编程、调试。整个系统的自动化程度达到国际二十世纪九十年代末技术水平。
1、概述
   攀钢三期改造项目之一，热轧板厂1450精整上料装置及纵切机组技术改造是三条线（纵切机组、1#、2#横切上料装置）同时进行改造。
   1.1、1#、2#横切上料装置：是从上料步进梁、钢卷宽度对中、上料小车、钢卷高度对中到开卷机，其控制系统各采用一套GE90-70PLC,控制机械、液压、传动系统。其配置（两套相同）见图。

   1.2、纵切机组控制系统采用一套GE90-70PLC，通过Ethernet网与上位机通讯（上位机有一台服务器，两台操作员浏览站）；采用PROFIBUS-DP总线方式与FieldControl站和传动装置之间进行通讯控制。其拓扑图见图。

   1.3、纵切机组整条线改造，其主要设备有：参见图示

2、工艺操作说明
2．1、 1#横切机组、2#横切机组
   1#横切机组、2#横切机组工艺流程相同，并且与纵切机组从上料步进梁到开卷机的功能描述是一样的；控制过程基本相同。
2．2、 纵切机组
   纵切机组改造后，除实现纵切和重卷功能外，还将完成分卷作业功能；操作说明如下：
   生产计划管理，纵切机组生产计划将从主操作室内的操作员站输入和编辑。当编辑完毕时，可传送到上料操作台操作终端显示，以便于上料操作工与实际原料进行确认。生产计划将存储在服务器的数据库内。当预留的管理自动化系统投入运行时，纵切机组的生产计划可来自于管理自动化系统。
   上卷时，按照生产计划，用行车将钢卷吊至上料步进梁的固定鞍座上，上料步进梁与纵切机组中心线垂直布置，其上可同时存放5个钢卷(三个卷位在钢卷库)。吊车将钢卷吊到步进梁上料工位。上料操作台处的操作工根据生产计划数据，确认步进梁第一和第二卷位处的钢卷数据无误后，再启动步进梁自动送卷。如有误，则由操作工修改该钢卷的生产计划内容，或向吊车发出指令，将钢卷移回钢卷库。当操作工确认该钢卷数据正确无误后，控制系统自动记忆和跟踪该钢卷。
   操作工确认钢卷数据后，步进梁由PLC控制，一步一步往前运送钢卷，钢卷在第三个卷位和第四卷位之间借助于光电开关和位移传感器自动完成钢卷的宽度测量并计算出对中偏移量，在第四卷位借助于位移传感器自动完成钢卷对中，对中后，由步进梁自动将钢卷运送到步进梁出口侧开卷准备站的地辊上。由上料操作台实现拆除捆带和切除不规则头部，钢卷准备好后由上料小车运送。上料钢卷小车将钢卷准备站上的钢卷托起并送至开卷机卷筒上，在钢卷小车送卷到对中站后借助于光电开关和位移传感器，实现钢卷高度自动对中，此部分手动控制由上料操作台实现，自动则由控制系统完成。
   钢卷套入开卷机卷筒上后，开卷机外支撑摆下，开卷机卷筒横移伸入外支撑，并在横移过程中建立与深弯辊的机械连锁。然后开卷机卷筒扩张使钢卷固定在卷筒上，压紧辊摆出压住带卷外圈，上料钢卷小车下降并退回原位，等待下一个钢卷。此部分手动控制由上料操作台实现，自动则由控制系统完成。穿带时，开卷机的外支承在油缸作用下摆动，支撑住卷筒的活动端，此时压辊将钢卷带头压住，以防松卷。油缸驱动刮板将带头打开，开卷机卷筒低速旋转，在深弯辊与压辊的共同作用下送至入口反弯夹送辊。带头进入反弯夹送辊后，刮板退回原位。机组运行过程中深弯辊一直紧贴带钢表面。此部分手动控制由上料操作台实现，自动则由控制系统完成。
   当钢卷由上卷小车送到开卷机后，并当设备处于自动工作方式时，则调出存储在服务器内相应的设定数据传送到PLC，由PLC控制执行机构对以下设备根据板宽板厚自动进行调整：
      1)1#侧导板长行程、短行程
      2)五辊矫直机下辊辊缝调整
      3)2号侧导板长行程、短行程、纠偏
      4)张力装置辊缝调整
   对这些设备作自动调整时，必须保证相应设备内无带钢。
   与此同时，服务器将有关参数送到PLC，如切分重量、长度等，以便对全线设备进行控制。在自动调整完成后，各对应的操作台、点和主操作台根据实际情况，可进行人工干预。
   当机组分卷或重卷工作时，此时可由五辊矫直机操作台切换到主操作台控制，由主操台发出指令，控制相应设备以穿带速度经1#侧导板进入五辊矫直机，并与开卷机形成一定张力。随后带钢经切头尾液压剪进入1#活套，通过2#侧导板在1#夹送辊作用下将带钢送入圆盘剪进行切条（或空过），圆盘剪剪切的废料边（手动穿带）经卷边机卷取后由废料收集小车运出。剪切后的带钢进入2#活套，在2#夹送辊作用下将带钢送入张力装置，进入切分剪切除不规则头部后，带钢头部进入带分离盘的出口导向辊后，通过机械喂钳口装置送至卷取机卷筒处，并喂入钳口。卷取机钳口夹紧带钢头部，压辊和分离辊压下，卷取机开始低速卷取（V≤30M/min）。当卷取机卷上2～3圈带钢后，整个机组开始加速到某一工作速度，在加速开始时压辊打开，卷取机与张力辊之间建立设定的张力，以保证带钢的卷取质量，正常卷取达到一定长度时，提前降速，并在到达设定长度时准确停车，切分剪自动切分，完成分卷过程。机组升速和降速时的1#、2#活套的套量和活套挡板控制将由自动化系统自动完成。卷取（切分和纵切时）快结束时，机组减速至穿带速度。当带钢尾部行至切分剪切时，切除不规则尾部，机械喂钳口装置中的予弯辊压下，将带钢尾部压成弧形。压辊压下，使带钢尾部紧贴钢卷表面。卷取机停止转动。
   卷取机前装有EPC边缘对中系统，以控制钢卷塔形。机组从穿带速度升至全线工作速度，控制系统给EPC发出对中信号，EPC投入工作实现浮动对中，当卷取快近终了时，卷取由工作速度切换至甩尾速度，在带尾进入张力装置之前，控制系统发出信号自动切除EPC对中。
   称重操作台处的操作工启动自动卸卷、钢卷移送、称重、打印和翻卷过程。当称重时，自动化系统将该钢卷信息与重量自动打印到成品标签上。称重完毕后，自动化系统自动将该钢卷的重量添入存储在服务器内的生产计划表内，以便生产统计用。
   卷取结束后，卷取操作台处的操作工启动自动卸卷，卸卷小车托辊上升，托住钢卷，然后压辊、分离辊打开，卷筒收缩，卷筒活动支承摆开，推板机构与卸卷小车同步将钢卷卸下，把钢卷运送到卸卷步进梁上，在这里进行人工径向和轴向打捆，也可在小车上打捆。
   电子秤安装在卸卷步进梁第二个卷位上，步进梁运送钢卷到此卷位处，自动化系统自动将该钢卷信息与重量打印到成品标签上。称重完毕后，自动化系统自动将该钢卷的重量添入存储在主操作室HMI内的生产计划表内，以便生产统计用。
   卸卷步进梁一步一步将钢卷运至翻卷机上，由翻卷机将卧卷变立卷再由吊车吊运入库。
   当机组作为分条工作时，整个穿带过程都由人工在主操作室内通过工业电视观察设备与带钢头部运行状况手动控制设备。当穿带到卷取机后，由操作工启动机组自动运行，其过程同分卷基本相同。
3、传动系统
3. 1、  1#和2#横切机组
   生产线调速电机的电气传动根据现有设备情况，1#横切机组开卷机和2#横切机组开卷机采用直流调速，其供电装置分别采用西门子公司的SIMOREG DC MASTER 6RA70全数字直流调速装置，并配置T400工艺板、脉冲发生器接口板、PROFIBUS-DP通信板和OP1S操作面板等相关的附件。
   开卷机的恒张力控制在直流装置中配置T400工艺板组态来实现。
3. 2 纵切机组
   该生产线根据用户“机组电气传动调速采用交流变频调速”的要求，故调速电机选用变频调速三相异步电动机，其供电装置采用ABB公司的矢量控制三相交流传动系统电压型变频调速装置。该型变频调速装置具有IGBT功率器件，采用全数字技术，具有电压中间回路。
   传动调速采用公共母线的供电方式，由一台干式整流变压器供电，其整流/回馈装置容量为2200kVA，包括交流开关、自藕变压器、PROFIBUS-DP通信板和操作面板等。
   每套逆变器直流侧配有刀熔开关、带有预冲电回路、脉冲发生器接口板、PROFIBUS-DP通信板和操作面板等，开卷机和卷取机还带有卷绕软件。
   为了调试和维护方便，建立一个传动调试、维护网。
   逆变器主要技术参数：
       直流母线电压：DC510V
       输出电压：AC 0-380V
       额定频率：50HZ（±6%）
       输出频率：0-200Hz
       基本负载电流：0.91 Ie
       短时过载电流：1.36 Ie
4、基础自动化
4．1、  1#横切机组、2#横切机组基础自动化
   1#横切机组、2#横切机组基础自动化系统主体利旧，在原有GE 90-70 PLC系统中分别各新增2个远程I/O站和西门子直流传动控制站，西门子直流传动装置带有T400工艺板和CBP2通讯板，系统采用PROFIBUS-DP总线方式与上位机通讯；将与上料装置系统有关的开关量信号和模拟量信号接入原有的GE 90/70 PLC，上料装置相关设备的控制和控制功能的实现在原有GE 90/70 PLC中完成。
4．1．1、  上料装置设备组成：
1)上料步进梁平移
  驱动：液压驱动
  检测：设接近开关四个（分别为前/后极限和减速点检测）
  操作：自动/手动二种。
2)上料步进梁升降
  驱动：液压驱动
  检测：接近开关二个（用于上升/下降位置检测）
  操作：自动/手动
3)宽度对中装置
  驱动：液压比例系统
  检测：位移传感器
  光幕测宽装置
  操作：自动/手动
4)上卷小车平移
  驱动：液压