本課題研宄的打包鋼帶生產(chǎn)線電氣控制系統(tǒng)采用三級(jí)控制方式，現(xiàn)場(chǎng)級(jí)為西門子 公司的S120驅(qū)動(dòng)器和ABB的變頻器，負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)縱剪機(jī)、牽引機(jī)、張緊機(jī)、收卷機(jī)及 往復(fù)機(jī)等電機(jī)的協(xié)調(diào)同步運(yùn)行；控制級(jí)為西門子公司的S7系列PLC，為整條生產(chǎn)線 的大腦，負(fù)責(zé)具體的運(yùn)動(dòng)控制和邏輯控制；監(jiān)控級(jí)有西門子公司MP277人機(jī)界面， 用于顯示和操作，另有一臺(tái)工控機(jī)，用于在電控室監(jiān)控整條生產(chǎn)線的運(yùn)行狀況。而網(wǎng) 絡(luò)拓?fù)涫怯蓛蓪硬煌问降木W(wǎng)絡(luò)混合構(gòu)成，上層網(wǎng)絡(luò)是S7 PLC通過PROFINET與 MP277通訊進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作；下層現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)由現(xiàn)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)器通訊接口通過 PROFIBUS-DP總線連接器掛入S7 PLC系統(tǒng)構(gòu)成。
2.1 生產(chǎn)線工藝流程概述
生產(chǎn)線的工藝流程包括：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、鋼帶存儲(chǔ)、張緊和收卷、剪帶和卸卷等。生產(chǎn) 線總裝圖見附錄一。打包鋼帶生產(chǎn)的具體工藝流程如下：
開卷：將成卷的冷軋鋼板通過液壓開卷小車放卷，在牽引機(jī)的牽引下，鋼板前進(jìn); 修剪與焊接：前一卷鋼板尾部和后一卷鋼板頭部經(jīng)修剪機(jī)修剪平整，再經(jīng)自動(dòng)焊 接機(jī)自動(dòng)焊接，將后卷鋼板的頭部和前卷鋼板的尾部焊接成一體，鋼板繼續(xù)前進(jìn)； 螺旋活套存儲(chǔ)：為了保證鋼帶連續(xù)生產(chǎn)，開卷的鋼板送至螺旋活套機(jī)及時(shí)存儲(chǔ)， 以保證料槽中有足夠的鋼板供給后面對(duì)鋼板的分條，熱處理和收卷，防止供料不及時(shí) 降低生產(chǎn)效率。螺旋活套起著鋼板緩沖，使生產(chǎn)線連續(xù)生產(chǎn)的作用；
寬板牽引與分條切割
：螺旋活套中存儲(chǔ)的鋼板經(jīng)寬板牽引機(jī)牽引傳送至圓盤縱剪 機(jī)中，通過縱剪機(jī)10把刀片的切割，將鋼板分割成10條寬度為31.75mm的鋼帶， 鋼板兩邊的廢邊絲由力矩電機(jī)帶動(dòng)搖桿收卷裝置纏繞成卷，以回收再利用；
修邊：由于經(jīng)縱剪機(jī)分條后的十條鋼帶兩側(cè)存在毛刺，因此經(jīng)縱剪機(jī)分條后的十 條鋼帶通過修剪機(jī)組分成3層傳輸，上下兩層各3條鋼帶，中間一層為4條鋼帶，每 條鋼帶通過修邊機(jī)對(duì)鋼帶兩側(cè)邊部進(jìn)行修剪，去除毛刺等，使得其邊部平滑；
十條帶牽引和熱處理：經(jīng)修邊的10條鋼帶通過十條帶牽引機(jī)送至熱處理塔架處 理，先后經(jīng)過預(yù)熱爐、回火爐、烤漆爐或烤蠟爐對(duì)打包鋼帶進(jìn)行淬火回火處理，以提 高鋼帶的強(qiáng)度和延伸率，控制加熱爐的溫度可以讓鋼帶的性能達(dá)到要求；
后活套存儲(chǔ)：經(jīng)處理的鋼帶傳送至由10個(gè)滑輪組組成的后活套分別存儲(chǔ)，目的 是當(dāng)收卷機(jī)在一卷鋼帶收卷完后人工剪帶和卸卷時(shí)不影響鋼帶的熱處理。當(dāng)鋼帶收卷 速度大于其傳送速度時(shí)，后活套存儲(chǔ)架上相應(yīng)滑輪組上升，存儲(chǔ)架中的鋼帶減少；反 之，滑輪組下降，存儲(chǔ)架中的鋼帶增加；
張緊和收卷：將加工好的鋼帶傳至張緊機(jī)，由張緊機(jī)和收卷機(jī)的速度差提供收卷 所需的恒定張力，配合收卷算法，得到合格的成卷打包鋼帶，供給自動(dòng)打捆機(jī)用； 剪帶和卸卷：鋼帶收卷完畢后，由工人完成剪帶和操作卸卷小車完成成卷鋼帶的 卸卷，并重新拉帶進(jìn)行下一輪的收卷。
2.2 生產(chǎn)線工藝要求
打包鋼帶生產(chǎn)線的具體工藝要求如表2-1，原材料為0.61.2mm厚、330mm寬 的冷軋鋼板，生產(chǎn)線上使用的鋼板一般為0.9mm厚；生產(chǎn)線總車速為1035 m/min， 正常運(yùn)行速度為30 m/min，這也是這條生產(chǎn)線各臺(tái)設(shè)備驅(qū)動(dòng)電機(jī)的基本給定速度，使 整條生產(chǎn)線形成速度鏈，生產(chǎn)線上各臺(tái)電機(jī)協(xié)調(diào)同步運(yùn)行，但是部分設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電機(jī) 給定速度需要在基本速度基礎(chǔ)上做疊加，以滿足技術(shù)要求；本生產(chǎn)線的電氣控制系統(tǒng) 由客戶指定，采用西門子的控制器和驅(qū)動(dòng)器；原材料經(jīng)縱剪機(jī)剪切成十條寬度均為 31.75mm的鋼帶；鋼帶經(jīng)過修邊機(jī)后，進(jìn)入調(diào)質(zhì)塔架，進(jìn)行淬火、回火處理，這里我 們淬火的溫度為300°C-350°C，淬火后的鋼帶進(jìn)入水槽進(jìn)行迅速水冷，接著讓鋼帶進(jìn) 入回火爐，加熱到600°C-650°C，主要是為了穩(wěn)定組織消除內(nèi)應(yīng)力，并獲得所要求的 強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性，以滿足使用要求；最終本條生產(chǎn)線生產(chǎn)的打包鋼帶需要收 卷打捆成一定寬度和直徑的鋼帶卷，以供給進(jìn)口全自動(dòng)鋼帶打包機(jī)使用
[6]。2.1 生產(chǎn)線對(duì)電氣控制系統(tǒng)的基本要求
打包鋼帶生產(chǎn)線因鋼帶卷尺寸、工作車速、機(jī)械結(jié)構(gòu)形式、熱處理等工藝的不同 而對(duì)電氣控制系統(tǒng)的具體要求也不盡相同，但對(duì)一般打包鋼帶電氣控制系統(tǒng)而言，要 正常運(yùn)行須滿足以下基本要求：
1. 維持車速穩(wěn)定，是打包鋼帶生產(chǎn)線傳動(dòng)系統(tǒng)最關(guān)鍵的一個(gè)指標(biāo)。影響它的因 素很多，如電源電壓的波動(dòng)、打包鋼帶生產(chǎn)工藝條件的改變、機(jī)械傳動(dòng)條件的變化、 鋼帶原材料表面平整度等都會(huì)造成鋼帶運(yùn)行速度的波動(dòng)；
2. 工作車速要有較寬調(diào)節(jié)范圍，車速提升、下降要平穩(wěn)，滿足前期現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的 要求并可適應(yīng)生產(chǎn)不同要求的鋼帶卷。目前，本條生產(chǎn)線調(diào)速范圍在0-45m/min之間；
3. 具備一定的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)精度?？蛻粢笤陬~定轉(zhuǎn)速情況下運(yùn)行24小時(shí)速度靜 態(tài)精度小于等于0.01%，以保證打包鋼帶在正常生產(chǎn)過程中不被過分拉伸或有松弛而 影響后續(xù)工藝（熱處理或收卷）的處理，甚至影響正常的生產(chǎn)。短時(shí)速度偏移的動(dòng)態(tài) 精度小于等于0.05%，以保證生產(chǎn)線上各傳動(dòng)分部在動(dòng)態(tài)調(diào)整中能快速響應(yīng)；
4. 各傳動(dòng)分部之間速度比穩(wěn)定可調(diào)，能形成一個(gè)動(dòng)態(tài)性能良好的速度鏈；
5. 主要傳動(dòng)分部的閉環(huán)速度具有微升、微降功能；相關(guān)聯(lián)的分部具有單動(dòng)、聯(lián) 動(dòng)功能；
6. 必要的顯示功能，如線速度、電機(jī)電流或轉(zhuǎn)矩、運(yùn)行信號(hào)、故障信號(hào)等；
7. 安全性高和可靠性好，盡量避免故障停機(jī)，造成損失；
8. 具有較好的電磁兼容性，符合現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)的電磁兼容性規(guī)范，既對(duì)不同環(huán)境有很強(qiáng)的抗干擾能力，又對(duì)外部環(huán)境有較低的電磁干擾。
