打捆機(jī)用的打包鋼帶是一種具有較高抗拉強(qiáng)度和一定延伸率的窄條狀包裝材料。 隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，打包鋼帶的市場需求量越來越大，但其對生產(chǎn)條件要求苛 刻，控制過程繁雜，且前期投資較大，所以國內(nèi)生產(chǎn)該產(chǎn)品的廠家并不多。因此，研 宄低成本、高效率和自動(dòng)化程度更高的生產(chǎn)方式，無論是對于現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)改造， 還是對于企業(yè)新建的控制系統(tǒng)，都具有重要的工程意義和應(yīng)用價(jià)值。本課題涉及的打 包鋼帶生產(chǎn)線由于將縱剪、調(diào)質(zhì)和收卷合并成一條龍生產(chǎn)線，所以在同一條生產(chǎn)線上 就可以同時(shí)進(jìn)行10條高強(qiáng)度打包鋼帶的生產(chǎn)。該生產(chǎn)線相對而言投資少、占地面積 小、節(jié)能、生產(chǎn)效率高且無污染，很有應(yīng)用前景和實(shí)用價(jià)值。
本課題來源于與蘇州振吳電爐有限公司合作的橫向項(xiàng)目，首先制定了生產(chǎn)線電氣 控制系統(tǒng)的控制方案，并設(shè)計(jì)了一種基于現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)的混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)控制 系統(tǒng)；接著應(yīng)廠家的要求，在實(shí)驗(yàn)室研制了一套生產(chǎn)線最小電氣控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)， 包括平臺(tái)設(shè)計(jì)方案的論證和制定、硬件配置及電氣控制線路的設(shè)計(jì)、硬件和軟件的組 態(tài)及調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)了多軸的協(xié)調(diào)同步運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)證明該平臺(tái)能滿足生產(chǎn)線工藝和時(shí) 序的要求，為系統(tǒng)的現(xiàn)場接線和調(diào)試提供技術(shù)支持，以減少現(xiàn)場調(diào)試的周期；最后本 文給出了生產(chǎn)線電氣控制系統(tǒng)主要電氣控制線路的設(shè)計(jì)，速度鏈、收卷微張力及感應(yīng) 加熱爐閉環(huán)溫度控制等主要功能的控制原理和實(shí)現(xiàn)程序。
關(guān)鍵詞：電氣控制系統(tǒng)；S120伺服驅(qū)動(dòng)；混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；協(xié)調(diào)同步運(yùn)行；速度鏈
1.1全自動(dòng)鋼材打捆機(jī)與打包鋼帶生產(chǎn)線
鋼材成品的包裝是鋼材出廠前的最后一道工序，全自動(dòng)鋼材打捆機(jī)是一種針對熱
軋鋼板（帶）、冷軋鋼板（帶）、涂漆鋼板（帶）、鋼管等鋼材捆扎包裝的專用機(jī)械，是鋼材產(chǎn)品包裝的關(guān)鍵設(shè)備[1]。其中，打捆機(jī)用的打包鋼帶，是一種具有較高抗拉強(qiáng)度和一定延伸率的窄條狀包裝材料。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的要求，包裝打捆的單體重量和體積趨于大型化，要求打包鋼帶不僅具有較高的強(qiáng)度，還要有良好的塑韌性和抗腐蝕性，確保被捆扎的產(chǎn)品在運(yùn)輸過程中不散卷，甚至在強(qiáng)力搬運(yùn)、吊裝及摔打時(shí)也不至于散卷，即要求包裝鋼帶也從以前的低中強(qiáng)度向高強(qiáng)度、高韌性發(fā)展；此外，用薄規(guī)格的高強(qiáng)度鋼帶代替厚規(guī)格的低強(qiáng)度鋼帶，可節(jié)約大量的原材料，降低成本，提高材料的利用率，節(jié)能降耗，實(shí)現(xiàn)國家提倡的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略[2]。2000年以前，國際上一般是采用高碳優(yōu)質(zhì)鋼或合金鋼為原料，通過鉛浴淬火熱處理工藝來生產(chǎn)高強(qiáng)度打包鋼帶的，即將滿足要求的鋼坯原材料，經(jīng)熱軋冷軋后送進(jìn)加熱爐，使鋼帶加熱至850°C950°C，接著再送進(jìn)溫度約為460°C的鉛槽等溫淬火，使鋼帶內(nèi)部金相組織獲得索氏體結(jié)構(gòu)，這樣打包鋼帶的力學(xué)性能可達(dá)到高強(qiáng)度、高延伸率的要求[2]。具體的，一般采用兩條生產(chǎn)線完成，一條是調(diào)質(zhì)生產(chǎn)線，包括開卷、焊接、進(jìn)口活套、調(diào)質(zhì)熱處理、出口活套、收卷和卸卷；另一條是縱剪線，包括開卷、焊接、進(jìn)口活套、縱剪、毛邊處理、涂漆、烘干、上蠟、出口活套、收卷和包裝。在上述調(diào)質(zhì)熱處理工藝中，其淬火和回火均采用鉛浴槽或鉛鉍浴槽作為淬回火裝置[2] [3]。上述技術(shù)中的打包鋼帶生產(chǎn)線，所生產(chǎn)的打包鋼帶的綜合性能雖能滿足使用要求，但仍存在如下缺陷：①采用兩條生產(chǎn)線，投資大，占地面積大，生產(chǎn)工藝繁瑣，效率低。②所采用的鉛浴淬火處理，產(chǎn)生鉛污染，對工人健康和環(huán)境均產(chǎn)生有害的影響?，F(xiàn)有技術(shù)中，有的廠家在打包鋼帶生產(chǎn)中將鋼帶進(jìn)行冷軋加工硬化，提高強(qiáng)度，然后通過回火達(dá)到恢復(fù)塑性的目的。該方法的主要缺點(diǎn)是強(qiáng)度提高有限，伸長率低，故使用范圍有限。從2004年起，鉛浴淬火已被國家列為淘汰工藝之列，國家已限制
使用。為滿足國內(nèi)外用戶對高強(qiáng)度打包鋼帶的需求，出現(xiàn)了新的工藝技術(shù)方法來生產(chǎn) 高強(qiáng)度打包鋼帶，高強(qiáng)度打包鋼帶既要求有高的抗拉強(qiáng)度，又要求有高的延伸率，技 術(shù)含量高，技術(shù)難度很大。
本課題涉及的打包鋼帶生產(chǎn)線中主要是采用感應(yīng)加熱爐先將鋼帶預(yù)熱到 300°C350°C以后，迅速用水槽將鋼帶水冷，再用感應(yīng)加熱爐將鋼帶提溫到620°C‰650°C，然后讓鋼帶與空氣中的氧氣充分接觸，在其表面形成一層氧化物薄膜，俗稱 “發(fā)藍(lán)”，以防生銹并讓鋼帶更加美觀。該調(diào)質(zhì)方式無需鉛浴淬火，即可生產(chǎn)高強(qiáng)度 包裝鋼帶，從而解決了鉛浴淬火工藝的高污染、高能耗的關(guān)鍵問題。這里采用的新工 藝、新技術(shù)，正好可以解決以上存在的問題，
本生產(chǎn)線具體是采用兩臺(tái)西門子S7-300 PLC作為中央控制器，西門子S120變頻 器和ABB變頻器為驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)各分布電機(jī)，完成鋼帶的開卷、修剪與焊接、活套 存儲(chǔ)、寬板牽引與分條剪、修邊、預(yù)熱、回火、涂漆或凃蠟、后活套存儲(chǔ)、張緊和收 卷、剪帶并卸卷等工作。本論文研宄的打包鋼帶生產(chǎn)線由于將縱剪、調(diào)質(zhì)和收卷合并成一條龍生產(chǎn)線，將 所有的工藝設(shè)備均安裝在同一條生產(chǎn)線上，在同一條生產(chǎn)線上就可以同時(shí)進(jìn)行10條 高強(qiáng)度打包鋼帶的生產(chǎn)。該生產(chǎn)線相對而言投資少、占地面積小、節(jié)能、生產(chǎn)效率高， 且無污染，很有應(yīng)用前景和實(shí)用價(jià)值。
