摘要：整個熱軋機組采用了新技術(shù)、自動化程度高。熱軋機組中采用的西門子控制設(shè)備很多，控制的對象也很多，這里僅就飛剪的plc控制作介紹。
一、項目簡介
寧波建龍鋼鐵公司是一家大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，年產(chǎn)量為600萬噸，主要產(chǎn)品全為板材。其中1780熱帶鋼連軋機組生產(chǎn)能力為400萬噸，主要控制的工藝設(shè)備有：3座步進(jìn)式加熱爐、2架粗軋、飛剪、7機架精軋、層流冷卻、3臺卷取機、平整線等等。
整個熱軋機組采用了新技術(shù)、自動化程度高。電源動態(tài)無功補償采用西門子svc;機組主傳動同步電動機使用交•交變頻裝置，控制器采用16套siemens公司的simadynd全數(shù)字矢量控制系統(tǒng)；交流異步機輔傳動系統(tǒng)（73套）采用西門子全數(shù)字交一直一交變頻器（6se70系列產(chǎn)品）；卷取機同步電動機定子電樞主回路采用6se70裝置，轉(zhuǎn)子勵磁回路則由6ra70裝置供電；所有傳動變頻控制裝置與基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)（plc、tdc共36套）之間的通訊全部采用profibus-dp通訊協(xié)議；而所有控制器裝置（plc、tdc、simadynd）的遠(yuǎn)程i/o采用經(jīng)profibus-dp通訊的et200m站（173個）；基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)（一級）的操作監(jiān)控軟件采用wincc;配置了二級機控制系統(tǒng)；一級和二級的控制系統(tǒng)均采用工業(yè)以太網(wǎng)通信。
二、工藝設(shè)備介紹
位于精軋除鱗機前的飛剪采用轉(zhuǎn)鼓式結(jié)構(gòu)，由一臺2300kw交流同步電動機通過齒式聯(lián)軸器與主減速機相連，主減速機輸出端通過鼓形齒聯(lián)軸器與下轉(zhuǎn)鼓相連。上下轉(zhuǎn)鼓間由同步齒輪相連。在各個轉(zhuǎn)鼓上成90。地安裝兩個剪刃，一對用于頭部剪切，切頭時剪刃速度應(yīng)當(dāng)稍大于飛剪前的帶坯速度；另一對用于尾部剪切，切尾時剪刃速度應(yīng)當(dāng)稍小于f1機架的咬入速度。當(dāng)電動機轉(zhuǎn)動時帶動下轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動，上轉(zhuǎn)鼓也同時轉(zhuǎn)動。由裝在上下轉(zhuǎn)鼓上的剪刃剪切帶坯。停機用氣動抱閘。飛剪用于將運行中的鋼坯切去頭部和尾部，以便鋼坯順利進(jìn)入精軋機，并且可以提高成品的頭、尾質(zhì)量。
飛剪的控制設(shè)備包括兩部分：一是s7-400plc的邏輯順序控制，二是交•交變頻的矢量控制器simadynd。這里重點介紹飛剪的plc控制。
三、控制系統(tǒng)構(gòu)成
飛剪的控制采用1套s7-400plc，系統(tǒng)由主機架、et200m遠(yuǎn)程i/o站組成，功能模塊有fm450高速計數(shù)器模板，值編碼器位置檢測模板（sm338）。
plcs7-400通過工業(yè)以太網(wǎng)通訊模板（cp443）連接到以太網(wǎng)上，完成與hmi、其他plc的通訊。
主機架上cpu模板集成的dp接口通過profibus-dp網(wǎng)連接3個et200m遠(yuǎn)程站。
主機架上profibus-dp網(wǎng)通訊模板（im467）dp接口通過profibus-dp網(wǎng)連到變頻傳動裝置的profibus-dp網(wǎng)通訊模板（cbp2、ss52）上?？刂葡到y(tǒng)的硬件配置圖如圖1所示。
四、控制系統(tǒng)完成的功能
1．plcs7-400主要完成精軋飛剪區(qū)以下控制功能
●飛剪前輥道速度控制
●飛剪前側(cè)導(dǎo)板控制
●飛剪機架輥運轉(zhuǎn)控制
●飛剪自動控制（切頭、切尾）
●飛剪手動控制（切頭、切尾）
●除磷箱入口夾送輥速度、壓下控制
●除磷箱內(nèi)輥道速度控制
●除磷箱出口夾送輥速度、壓下控制
●高壓除鱗水開閉控制
●除鱗箱蓋開閉控制等。
圖1控制系統(tǒng)配置圖
2．飛剪的剪切動作
（1）在不剪切時，剪刃處于等待位置，就是剪刃的靜止位置，在此位置上帶鋼通過飛剪，剪刃則由冷卻水進(jìn)行冷卻。除了切頭、切尾外，剪刃均處于該位置。此時切頭剪刃處于270，尾剪刃處于18。
（2）當(dāng)飛剪得到切頭的指令后，首先將切頭剪刃轉(zhuǎn)到220。，該位置就是剪刃的起動位置，飛剪得到切頭起動的指令（b處延時）后，切頭剪刃即從220。位置起動加速，在16.8。開始進(jìn)剪切，至0。剪切完成，在-20。位置開始制動，在130。位置制動結(jié)束，然后再返回到270。等位置，等待下一個切頭指令，再重復(fù)以上全過程，如圖3所示。
圖3切頭動作示意圖
（3）當(dāng)飛剪得到切尾的指令后，首先切尾剪刃從180位置轉(zhuǎn)到240，該位置就是剪刃的起虧位置，當(dāng)飛剪得到切尾起動的指令（b’處延時）后，切尾剪刃即從240位置起動加速，在16.8始進(jìn)入剪切，至0剪切完成，在-20位置開始制動，在130位置制動結(jié)束，然后再返回到180冬待位置，等待下一個切尾指令，再重復(fù)以上全過程，如圖4所示。
3．飛剪控制方式
“飛剪切頭”、“飛剪切頭切尾”的選擇在hmi上實現(xiàn)，操作臺上選擇開關(guān)完成“機旁”，“主控”切換，機旁可點動，操作臺上主控分手動，自動方式，在hmi上設(shè)動自動方式的頭部（c）/尾部（c’）剪切長度，速度超前，滯后率的數(shù)據(jù)。操作臺上主控有連續(xù)剪切蘑菇頭操作按鈕（故障切廢功能）。
飛剪控制主要包括軋件測速、頭尾位置檢測，主電動機的轉(zhuǎn)速測量，飛剪剪刃主軸位置檢測，飛剪的起停控制和安全聯(lián)鎖。而計算確定剪切定時器的設(shè)定時間是關(guān)鍵（根據(jù)運動學(xué)公式）。在控制系統(tǒng)中，采用了兩種軋件速度測量方式：
圖4切尾動作示意圖
（a）熱金屬檢測器（hmd）方式，hmd301和hmd302用于檢測鋼坯的位置，當(dāng)坯頭或坯尾到達(dá)hmd301時，plcd的計時器開始計時，到達(dá)hmd302時，plc計時器停止計時，讀取計時器數(shù)值。兩個熱金屬檢測器之間的固定長度，計時器數(shù)值，可得出坯頭或坯尾的速度。
（b）測量輥，夾送輥方式，從hmd301檢得（a）開始，鋼坯頭部速度的檢測是通過安裝在測量輥上的編碼器來實現(xiàn)的；hmd302檢得（b）時，起動剪切定時器，定時時間到，開始起動剪刃。從hmd301檢失（a’）開始，鋼坯尾部速度的檢測是通過安裝在夾送輥上的編碼器來實現(xiàn)的；hmd302檢失（b’）時，啟動剪切定時器，定時時間到，開始啟動剪刃。
飛剪剪刃位置檢測是由安裝在剪刃主軸上的編碼器信號送sm338位置模塊測出的，有：等待位置、起動位置、開始制動位置、制動結(jié)束位置。在不同位置plc給simadynd發(fā)出不同速度值指令。
安全聯(lián)鎖：
（a）飛剪起動剪切條件：干油、冷卻水供應(yīng)正常；輥道工作正常；測速輥工作正常；電氣過載保護(hù)；剪刃間隙調(diào)節(jié)處于鎖緊狀態(tài)。
（b）飛剪不剪切條件：帶鋼靜止時不切；帶鋼折疊時不切；帶鋼溫度偏低時不切。
五、結(jié)束語
整個飛剪的剪切過程為轉(zhuǎn)動一起動加速一勻速一剪切一制動一返回一停止。飛剪的控制采用三環(huán)系統(tǒng)，由plc完成位置環(huán)控制，由交•交變頻的矢量控制器simadynd完成速度、電流環(huán)控制。sm338模塊記錄下剪刃返回到等待位置的脈沖偏差數(shù)，下次剪切時將脈沖偏差數(shù)用于修正剪切定時器的設(shè)定時間值，從而有效地提高了系統(tǒng)剪切精度。還可開發(fā)飛剪在停電檢修后剪刃停在隨機位置，上電后飛剪由plc控制自動找到等待位置的程序。也可開發(fā)主操作工通過計算機監(jiān)控畫面操作飛剪模擬剪切以檢查生產(chǎn)使用前飛剪功能是否正常。