專利名稱：卷材精整機列控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁加工行業(yè)用的卷材精整機列的自動控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
鋁卷材精整加工過程，涉及多道工序和多個設(shè)備，一般要包括開卷機、矯直機、引料輥、圓盤剪、飛剪、張力輥、卷取機等。傳統(tǒng)的精整生產(chǎn)線，功能較少，流水線的設(shè)備少，多個加工過程是不在同一生產(chǎn)線上進行，因此這種精整生產(chǎn)線控制系統(tǒng)比較簡單。
為了適應(yīng)生產(chǎn)的要求，西南鋁業(yè)自主開發(fā)了卷材精整機列，這種卷材精整機列在一條生產(chǎn)系上集成了開卷機、五輥矯直機、引料輥、端頭剪板機、圓盤剪邊機、十七輥矯直機、清洗烘干機、張力輥、卷取機、引料輥、襯紙覆膜機、橫切飛剪機、皮帶輸送等設(shè)備，這些設(shè)備既涉及了轉(zhuǎn)動機構(gòu)，又有液壓和氣動機械，所以需要控制的設(shè)備種類和數(shù)量多。另外，生產(chǎn)工藝還要求各傳動設(shè)備線速度同步，卷取機和張力輥張力控制精度高、動態(tài)影響快。這些要求使得控制系統(tǒng)的設(shè)計難度很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于提供一種卷材精整機列控制系統(tǒng)，能夠符合精整機列的控制要求。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案卷材精整機列控制系統(tǒng)，包括一個上位機，與下位機進行通訊，用于對精整機列各設(shè)備運行實現(xiàn)實時監(jiān)控，和生產(chǎn)參數(shù)設(shè)定；下位機，由全線運轉(zhuǎn)控制PLC和飛剪定尺PLC組成，其中全線運轉(zhuǎn)控制PLC用于實現(xiàn)整個機列的主令速度控制、開卷機張力控制、速度同步控制、卷取機張力控制和邏輯順序控制，并與上位機通訊和實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換；其中的飛剪定尺PLC，用于控制飛剪電動機，使剪刀按工藝設(shè)定板片長度準(zhǔn)確剪切，并與上位機進行數(shù)據(jù)交換；還包括下列基礎(chǔ)控制系統(tǒng)直流調(diào)速裝置，由全線運轉(zhuǎn)控制PLC統(tǒng)一控制使各設(shè)備直流電機穩(wěn)定運行；交流變頻調(diào)速裝置，由全線運轉(zhuǎn)控制PLC統(tǒng)一控制，用于交流電機運轉(zhuǎn)；液壓氣動控制執(zhí)行設(shè)備，由全線運轉(zhuǎn)控制PLC控制使液壓、氣動設(shè)備運行；各操作臺箱，控制各設(shè)備啟動和停止；飛剪數(shù)字直流調(diào)速器，由飛剪定尺PLC控制使飛剪運行。
另外，所述的基礎(chǔ)級還可以包括輔助控制系統(tǒng)，由全線運轉(zhuǎn)控制PLC控制，用于交流電機及圓盤剪剪切寬度進行控制。。
所述的直流調(diào)速裝置，包括開卷機、五輥矯直機、十七輥矯直機、圓盤剪、飛剪、卷取機，以及1#、2#、3#、4#引料輥和1#、2#張力輥的直流電機用可控硅直流調(diào)速器，用于控制上述設(shè)備的直流電機運轉(zhuǎn)。
所述的可控硅直流調(diào)速器可以為6RA70全數(shù)字直流調(diào)速器。
所述的交流變頻調(diào)速裝置可以為MDV變頻器。
所述的全線運轉(zhuǎn)控制PLC可以由一個AnS型PLC與一個FX2-128MR型PLC組成，其中AnS型PLC用于控制直流調(diào)速系統(tǒng)和交流變頻調(diào)速系統(tǒng)及各操作臺箱，F(xiàn)X2-128MR型PLC用于控制輔助控制系統(tǒng)和液壓氣動控制系統(tǒng)。
所述的飛剪定尺控制PLC可以為AnS型PLC。
所述的上位機與下位機通過PLC745B通訊卡實現(xiàn)通訊，進行數(shù)據(jù)交換。
本發(fā)明的這種卷材精整機列控制系統(tǒng)，根據(jù)精整機列設(shè)備運行特點，由一臺工控機作為上位機，能夠方便地根據(jù)生產(chǎn)要求進行工藝參數(shù)設(shè)定，并可顯示PLC輸入輸出點的狀態(tài)，以及顯示各參數(shù)的給定值和實際值，因此便于生產(chǎn)操作和分析查找故障，并便于可查詢及打印工作數(shù)據(jù)庫，能夠具有良好的人機界面；采用三個獨立的PLC控制器，以其中兩個PLC作為全線程運轉(zhuǎn)控制PLC實現(xiàn)整個機列運轉(zhuǎn)控制和邏輯順序控制，控制機列各設(shè)備協(xié)調(diào)工作，以飛剪定尺PLC控制器控制飛剪電機運行，從而按設(shè)定的工藝要求對卷材準(zhǔn)確進行剪切，因此控制精度及自動化程度高，可有效提高生產(chǎn)效率，降低勞動強度，節(jié)約生產(chǎn)成本。


圖1為本發(fā)明的卷材精整機列控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖2為直流調(diào)速系統(tǒng)單線圖。
圖3為交流調(diào)速系統(tǒng)單線圖。
圖4為飛剪定尺PLC控制原理圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的卷材精整機列控制系統(tǒng)作進一步說明。
卷材精整機列包括有送承料小車、開卷機、彎頭矯直機、1#送料輥、端頭剪板機、五輥矯直機、圓盤剪、碎邊機、17輥矯直機、清洗機、烘干機、1#及2#張力輥、活動支承、卸卷小車、3#引料輥、測量輥裝置、同步夾送輥、飛剪、液壓控制系統(tǒng)。
需要被控制的設(shè)備包括開卷機、五輥矯直機、圓盤剪、十七輥矯直機、圓盤剪、飛剪、卷取機，以及1#、2#、3#、4#引料輥，和1#、2#張力輥，上述設(shè)備均采用直流電機，還有采用了交流電機的1#、2#快速皮帶。
需要控制的設(shè)備還包括多個油缸，即送承料小車用的移動油缸和升降油缸，開卷機中的左右本體移動油缸、壓輥升降油缸，彎頭矯直機中的上輥升降油缸、刮板伸縮油缸、刮板擺動油缸，端頭剪板機中的油缸，五輥矯直機的上輥升降油缸，1#、2#張力輥的上輥提升油缸，活動支承的擺動油缸，卸卷小車的油缸。
多個氣缸，包括1#送料輥的上輥提升氣缸，清洗機的刷輥提升氣缸、擠水提升氣缸，3#送料輥的上輥提升氣缸，測量裝置的上支承輥提升氣缸。
以及液壓系統(tǒng)中的液壓泵。
如圖1所示，用于上述設(shè)備控制的卷材精整機列控制系統(tǒng)，采用三級控制方案第一級為基礎(chǔ)級，主要包括(1)全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)，以控制主傳動系統(tǒng)中的直流電機；(2)交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，以控制交流電機；(3)液壓氣動控制系統(tǒng)，以控制液壓站及液壓系統(tǒng)的各油缸，以及氣動系統(tǒng)中的氣缸；(4)各操作臺以及輔助控制系統(tǒng)。
第二級為核心級，由兩套高性能PLC構(gòu)成。其中一套PLC為全線運轉(zhuǎn)控制PLC，用于機列全線運轉(zhuǎn)控制，另一套為飛剪定尺PLC，用于飛剪定尺控制。
第三級為上位機，實現(xiàn)實時監(jiān)控和生產(chǎn)參數(shù)設(shè)定。
采用這種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，能夠具有良好的人機界面，便于生產(chǎn)人員操作，又有利于設(shè)備人員的維護。
下面對各構(gòu)成部分分別進行詳細(xì)說明1、上位機上位機系統(tǒng)，可以采用研華公司工業(yè)級一體化工作站，用通訊卡PLC745B與作為下位機的PLC控制器進行通訊，并相互進行數(shù)據(jù)傳遞。
利用上位機的強大功能用于實現(xiàn)(1)操作人員輸入生產(chǎn)工藝參數(shù)，并將其傳遞至下位機的PLC控制器；(2)將PLC I/O點的狀態(tài)在顯示器上模擬顯示出來，方便分析查找故障；(3)在動態(tài)模擬圖上顯示各參數(shù)的給定值和實際值。(4)建立工作數(shù)據(jù)庫，并可查詢和打印。
2、下位機(1)全線運轉(zhuǎn)控制PLC用于實現(xiàn)整個機列的主令速度控制、開卷機張力控制、速度同步控制、卷取張力控制和邏輯順序控制，并與上位機通訊實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換?？梢圆捎靡粋€日本三菱公司Ans型高性能PLC和一個FX2-128MR型PLC組成，其中AnS型PLC用于控制直流調(diào)速系統(tǒng)和交流變頻調(diào)速系統(tǒng)傳動系統(tǒng)及各操作臺箱，F(xiàn)X2-128MR型PLC用于控制輔助控制系統(tǒng)和液壓氣動控制系統(tǒng)。
具體來說，Ans型PLC與各傳動系統(tǒng)中的直流電機和交流電的調(diào)速控制器連接，以及采集信號，用于具體實現(xiàn)(1)機列剪切和卷取兩種工作方式的控制和自由切換；(2)機列全線相關(guān)邏輯順充控制；(3)開卷機張力控制，卷徑計算；(4)機列線活套前各傳動裝置線速度同步控制；(5)卷取機及1#、2#張力輥的張力控制；(6)根據(jù)機械參數(shù)變化，自動修訂電氣參數(shù)；(7)與上位機進行數(shù)據(jù)交換；(8)控制十七輥矯直機的工作輥，支撐輥壓下控制和碼盤計數(shù)及顯示。
FX2-128MR型PLC接收液壓站操作箱操作信號和液壓站油壓信號、液壓缸及氣缸行程信號，其輸出用于控制液壓站油泵運轉(zhuǎn)回路控制油泵運轉(zhuǎn)，通過控制加壓閥控制各油缸動作以及信號指示燈，同時還要控制各氣缸工作，及相關(guān)連鎖點輸出。
全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)，根據(jù)其功能和各直流電機的參數(shù)特點，選用SIMENS公司的6RA70全數(shù)字直流調(diào)速器，這使得整個機列運行穩(wěn)定、控制精度高、動態(tài)響應(yīng)快，而且調(diào)試維護方便。控制單線圖如圖2所示，該調(diào)速系統(tǒng)包括開卷機、1#2#3#引料輥、五輥矯直機、十七輥矯直機、4#引料輥、圓盤剪、飛剪、卷取機、1#張力輥、2#張力輥11個直流電機的6RA70全數(shù)字可控硅直流調(diào)速器，統(tǒng)一控制這些傳動設(shè)備的同步、順序運轉(zhuǎn)，以保證剪切精度和板材的表面質(zhì)量。
如圖3所示，對于1#、2#快速皮帶，采用兩個交流電機，其運轉(zhuǎn)控制采用了SIEMENS公司的MDV系列變頻器，由全線運轉(zhuǎn)控制PLC控制。
(2)飛剪定尺控制PLC用來控制飛剪電機起動、運行和制動，從而使剪刀按工藝設(shè)定板片長度準(zhǔn)確剪切。采用日本三菱公司Ans系列高性能PLC，通過串行通訊口與上位機進行數(shù)據(jù)交換。它由上位機預(yù)設(shè)參數(shù)，各傳感器檢測反饋，并通過計算判斷并進行控制，形成一個計算機位置隨動系統(tǒng)。
其具體原理圖如圖4所示，飛剪定尺PLC與上位機進行通訊，由上位機預(yù)設(shè)參數(shù)；飛剪定尺PLC接收飛剪機的碼盤、接近開關(guān)、測量輥碼盤數(shù)據(jù)，并根據(jù)計算結(jié)果通過飛剪數(shù)控硅控制飛剪機的直流電機進行精確剪切動作；并將數(shù)據(jù)傳送到操作臺上儀表和接受控制，根據(jù)設(shè)定加工參數(shù)準(zhǔn)確對板片進行剪切。
其具體功能為(1)接收上位機發(fā)來的生產(chǎn)工藝參數(shù)信號；(2)接收光碼盤脈沖信號并進行高速計數(shù)；(3)快速接收接近開關(guān)信號和操作臺的按鈕、開關(guān)信號；(4)根據(jù)實時長度給定信號，檢測到的線速度信號，測量輥測定的長度信號，檢測到的剪刀的實際位置信號以及接近開關(guān)信號，計算出剪刀的起動速度VD和制定速度VDD，并通過模出板給下位飛剪數(shù)控硅VREF，使飛剪電機執(zhí)行起動，運行和制動，完成剪刀準(zhǔn)確剪切。
權(quán)利要求
1.一種卷材精整機列控制系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括一個上位機，與下位機進行通訊，用于對精整機列各設(shè)備運行實現(xiàn)實時監(jiān)控，和生產(chǎn)參數(shù)設(shè)定；下位機，由全線運轉(zhuǎn)控制PLC和飛剪定尺PLC組成，其中全線運轉(zhuǎn)控制PLC用于實現(xiàn)整個機列的主令速度控制、開卷機張力控制、速度同步控制、卷取機張力控制和邏輯順序控制，并與上位機通訊和實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換；其中的飛剪定尺PLC，用于控制飛剪電動機，使剪刀按工藝設(shè)定板片長度準(zhǔn)確剪切，并與上位機進行數(shù)據(jù)交換；還包括下列基礎(chǔ)控制系統(tǒng)直流調(diào)速裝置，由全線運轉(zhuǎn)控制PLC統(tǒng)一控制使各設(shè)備直流電機穩(wěn)定運行；交流變頻調(diào)速裝置，由全線運轉(zhuǎn)控制PLC統(tǒng)一控制，用于快速皮帶交流電機運轉(zhuǎn)控制；液壓氣動控制執(zhí)行設(shè)備，由全線運轉(zhuǎn)控制PLC控制使液壓、氣動設(shè)備運行；各操作臺箱，控制各設(shè)備啟動和停止；飛剪數(shù)字直流調(diào)速器，由飛剪定尺PLC控制使飛剪定尺機運行。
2.如權(quán)利要求1所述的卷材精整機列控制系統(tǒng)，其特征在于所述的基礎(chǔ)級還包括輔助控制系統(tǒng)，由全線運轉(zhuǎn)控制PLC控制，用于交流電機及圓盤剪剪切寬度進行控制。
3.如權(quán)利要求1所述的卷材精整機列控制系統(tǒng)，其特征在于所述的全線運轉(zhuǎn)控制PLC由一個AnS型PLC與一個FX2-128MR型PLC組成，其中AnS型PLC用于控制直流調(diào)速系統(tǒng)和交流變頻調(diào)速系統(tǒng)及各操作臺箱，F(xiàn)X2-128MR型PLC用于控制輔助控制系統(tǒng)和液壓氣動控制系統(tǒng)。
4.如權(quán)利要求1至3中之一所述的卷材精整機列控制系統(tǒng)，其特征在于所述的直流調(diào)速裝置，包括開卷機、五輥矯直機、十七輥矯直機、圓盤剪、飛剪、卷取機的可控硅直流調(diào)速器，以及1#、2#、3#、4#引料輥和1#、2#張力輥的直流電機用可控硅直流調(diào)速器，用于控制上述設(shè)備的直流電機運轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求4所述的卷材精整機列控制系統(tǒng)，其特征在于所述的可控硅直流調(diào)速器為6RA70全數(shù)字直流調(diào)速器。
6.如權(quán)利要求1至3中之一所述的卷材精整機列控制系統(tǒng)，其特征在于所述的交流變頻調(diào)速裝置為MDV變頻器。
7.如權(quán)利要求1至3中之一所述的卷材精整機列控制系統(tǒng)，其特征在于所述的上位機與下位機通過PLC745B通訊卡實現(xiàn)通訊，進行數(shù)據(jù)交換。
8.如權(quán)利要求1至3中之一所述的卷材精整機列控制系統(tǒng)，其特征在于所述的飛剪定尺控制PLC為AnS型PLC。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種卷材精整機列控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個上位機，與下位機進行通訊，用于對精整機列各設(shè)備運行實現(xiàn)實時監(jiān)控，和生產(chǎn)參數(shù)設(shè)定；下位機，由全線運轉(zhuǎn)控制PLC和飛剪定尺PLC組成；還包括全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)、交流變頻調(diào)速系統(tǒng)、液壓氣動控制系統(tǒng)、輔助控制系統(tǒng)、各操作臺箱及飛剪數(shù)字直流調(diào)速器。這種控制系統(tǒng)控制精度高、響應(yīng)快、自動化程度高，能夠保證產(chǎn)品質(zhì)量和加工精度。
文檔編號G05B19/418GK1851591SQ20061008107
公開日2006年10月25日 申請日期2006年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月23日
發(fā)明者余明壽, 鐘巍, 彭兵, 尚勇 申請人:西南鋁業(yè)(集團)有限責(zé)任公司