基于西门子pcs7系统的冷轧线飞剪自动控制研究

基于西门子PCS7系统的冷轧线飞剪自动控制研究
马玉宾
（河钢集团邯钢冷轧厂，河北 邯郸 056000）
摘 要：
邯钢冷轧机组出口飞剪自动控制采用西门子PCS7系统，该系统为工业生产过程控制提供了完全无缝集成的自动化解决方案，与6SE70变频器系统共同对飞剪剪切过程的自动化控制，有效保证了剪切的精度。

关键词：
西门子PCS7；冷轧；飞剪；自动控制中图分类号：TG333.21 文献标识码：A 文章编号：
11-5004（2020）04-0264-2 收稿日期：
2020-02作者简介：
马玉宾，男 ，生于1983年，汉族，河北安平人，本科，工程师，研究方向：自动化控制，企业供配电。

冷轧机组中的飞剪又称为滚筒剪，是位于酸洗冷轧线轧机出口夹送辊之后的带钢剪切装置，其主要作用是按照一定的长度要求对成品带钢进行剪切，以便于带钢分卷。

飞剪与后续的卷曲等工序密切相关，影响到带钢产品的长度规格，因此对于飞剪的控制精度要求较高，以保证统一的带钢长度尺寸。

邯钢冷轧机组出口飞剪自动控制采用西门子PCS7系统，该系统为工业生产过程控制提供了完全无缝集成的自动化解决方案，与6SE70变频器系统共同对飞剪剪切过程的自动化控制，有效保证了剪切的精度。

本文介绍了邯钢冷轧线出口飞剪自动控制系统的运行原理，对西门子PCS7系统的相关应用进行了探讨。

1 飞剪的工作过程和控制过程
1.1 飞剪的工作过程
飞剪的执行机构主要由飞剪电机、抱闸、齿轮箱、飞剪滚筒、剪缝调节电机等几部分组成。

飞剪运行时，由飞剪电机提供动力带动两个飞剪滚筒转动，以完成剪切过程。

此外，设备上还装有两个编码器分别用来测量剪切角度、剪缝距离等参数。

剪缝调节电机则会根据剪切角度、剪缝等参数的设定值对其进行调节，以确保剪切面的垂直平整和剪切尺寸的统一。

此外，飞剪还设有接近开关用来检测剪子的基本位置。

飞剪设备设有自动剪切和手动干涉两种控制方式，可根据生产的实际需要进行选择。

1.2 飞剪的控制过程
LCO 负责全线的协调控制，飞剪在得到LCO 发出的N 秒内剪切的控制指令后，PLC 首先会根据测量机构提供的剪缝实际值与设定值进行比较，通过剪缝调节电机逐步调整剪缝达到设定值。

当所有剪切参数条件满足后，飞剪控制变频器和电机便会
在PLC 提供的带钢剪缝设定值下，带动飞剪滚筒转动进行剪切操作。

剪切时，滚筒由0°角基本位旋转到-35°剪切位，滚筒在得到剪切指令后开始旋转，带动飞剪加速并与带钢表面接触以完成剪切。

剪切完成后，飞剪迅速停止运动，并在接近开关控制下回到基本位等待下一卷剪切指令。

2 飞剪的控制系统结构
飞剪的控制程序采用了西门子最为先进的PCS7系统，该系统是完全无缝集成的自动化解决方案，可用于所有的工业自动化控制领域。

具有大容量架构、在线修改、用户HMI 组件等功能优势，可快速、准确地完成控制功能。

控制程序以FB2D2V 基本驱动模块作为控制平台，结合二级数据接收、矢量控制等功能模块共同完成剪切操作。

飞剪传动系统采用多功能集成的模块式电压源型6SE70变频器，逆变器电子箱中包括CUVU 系统电子板、CBP 通信板以及T400工艺板，各模板间通过双口RAM 进行数据传输。

CUVU 电子板的功能主要包括对转矩控制、速度控制、频率控制等动态化参数的矢量控制，通过对这些参数的控制进而实现对直接转矩的控制。

T400工艺板实现的功能包括对飞剪转速、转矩、设定值路径的计算；带钢长度闭环控制；剪切操作模式的选择；剪切速度的修正以及断带监视和启停控制。

飞剪的闭环控制系统分为闭环控制系统和设定值发生器两个部分。

其中闭环控制由转矩和转速控制、角度位置串列组成；板长剪切按照T400板设定程序参数，根据板带剪切设定值与飞剪旋转周长的对应关系，对板带运行速度进行调整。

3 飞剪的自动控制应用
飞剪自动控制程序采用西门子PCS7系统，其中飞剪由采用Simatic TDC 系统控制。

Simatic S7以基本控制模块FB2D2V 作为控制平台，用于自动顺序低速控制、二进制连锁和飞剪剪缝调
节。

（下转266页）
满足。

在当前金属矿开采过程中，要求按照勘探实际情况挑选适宜的找矿技术，只有灵活的完成找矿技术的应用，同时持续完成研究创新，才可以让金属矿开采工作保持稳定进行。

3.2 地、物、化三场异常相互约束技术方法
地壳运动可以形成金属矿，所以金属矿周边的地质条件非常复杂。

我国有许多矿产勘查只是局限在浅部矿进行的勘查，但是伴随着对矿产资源提出需求的不断增多，要求对深部矿完成有效开采，可是深部矿其地处深处，开采上存在很大难度，要求完成找矿技术的创新，减少金属矿在开采上的难度。

对于老矿山深部与覆盖区进行定位预测，其更为适合选择地，物，化三场异常彼此制约的技术方法。

因为我国当前的矿产分布并不均匀，地质运动不间断以及受到其它自然因素对其产生的影响，经常会产生开采不充分的问题。

金属矿物质在实际进行开采时会损耗人力物力资源。

所以要求对矿产资源给予细致的分析了解，从而完成高效率的开采。

即需要对矿产资源自身的物理化学地址的特征给予有效的分析了解，在地层结构等几个方面分析，融合当地资料和具体的地址环境对其给予研究并分析，同时找出地质构造和成矿之间存在的关联。

在当前进行金属矿勘查过程中，建立一个合理的调查实验体系能够让能源地质不断完善，运用地球化学的重金属去完成测试技术的分析，在有机污染物以及金属有机化合物发展的角度分析，对金属矿资源完成有效的分析调查，进一步提高地质勘查和找矿工作的实际效率。

3.3 现代化信息技术的应用
当前信息化时代已经到来，这样的一种情况使得信息化开始朝着多元化的方向持续快速发展。

以往的金属矿产地质找矿技术开始无法对当前提出的需求给予满足，要求使用较为先进科学的方式寻找到更为精准的矿床坐标。

例如，GPS感应系统的信息采集，GPS技术在当前金属矿里使用波谱仪采样去对光谱曲线进行测量，从而获得测量结果和资源库之间的光谱完成对比从而对矿物质构成进行判断，遥感数据源的使用价值相对较高，具备空间分辨率以及光谱分辨率更为严格的优势。

4 结语
综上所述，当前伴随着我们国家对于金属矿产资源需求的不断提升，地质找矿技术需要进行持续的改革以及积极的创新，通过这样的方式才能够精准的获得矿产资源分布具体位置，使得金属产量得到提升，在推进矿产资源勘查开发效率保持稳定提高的同时，使其能够对不断增长的矿产资源需求给予保障。

参考文献
[1] 李科伟,刘佛刚.浅谈金属矿勘查中地质找矿技术及创新[J].世界有色金
属,2018（19）：87+89.
[2] 韩松.浅谈金属矿勘查中地质找矿技术及创新[J].世界有色金属,2018（06）：
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[3] 赵国剑,梁超,杨松林.金属矿勘查中地质找矿技术及创新探索[J].黑龙江科
学,2017,8（20）：64-65.
（上接264页）
3.1飞剪剪切控制
剪切的关键是要保证位置的准确，既要使带钢被切断，又要避免飞剪剪缝的重叠。

首先，飞剪从零度角基本位置顺时针旋转到-35°剪切起始位置，每次剪切均从该位置开始。

然后逆时针加速旋转到剪切位置，此时飞剪达到剪切速度开始剪切带钢；然后逆时针旋转至离开板带的位置，完成对板带的剪切。

此时飞剪开始减速直到完全停止，然后按顺时针再次回到零度角基本位，由此完成一个完整的剪切流程。

在剪切过程中，要求带钢速度保持在150m/min～300m/min的恒定范围内；紧急剪切时，最小剪切速度不得小于60m/min，以避免出现卷径进一步加大的情况。

剪切位置受带钢焊缝的影响，总是将剪切位置设定在临近焊缝的窄带钢一侧，而这也有利于降低剪切作业量。

3.2飞剪剪缝的调节
飞剪剪缝的调节的精度与剪切效果密切相关，如果误差较大不仅影响剪切质量，甚至会损坏飞剪。

剪缝的设定值由PLC 根据带钢厚度决定，由编码器进行检测和调节。

受带钢焊缝前后厚度变化的影响，控制系统很难在较短时间内进行剪缝调整，此时调整将根据较薄带钢来执行。

剪缝的调节只能由大向小，由电机驱动完成调节过程。

比如实际剪缝是0.07mm，如果需要得到0.16mm的剪缝，需要先将剪缝调整到比0.16mm略大一点的值，然后再向0.16mm靠拢。

剪缝调节过程中还要注意电机速度变化对调整精度的影响。

飞剪剪子直接与坚硬的带钢表面进行剪切作业，属于易于磨损的机械部件，大量的剪切作业后会不可避免地出现磨损。

因此需要根据剪切量和飞剪磨损情况不定期地更换剪子，更换后需要依靠剪缝测量系统重新调节飞剪位置和剪缝，使其与辊缝平行。

4结语
生产实践证明，基于西门子PCS7系统的冷轧线飞剪自动控制系统具有良好的控制精度，完全满足了板带剪切的尺寸精度要求，体现出显著的技术优势和广阔的应用前景。

参考文献
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