SIMOTION-D在板带在线激光焊机中的应用

SIMOTION D在轧钢线板带激光焊机中的应用

SIMOTION D in steel rolling line plate with the

application of laser welding

刘千军

（武汉大族金石凯激光系统有限公司，武汉）

摘要：该论文主要介绍SIMOTION D在轧钢线板带激光焊机中的应用，充分利用SIMOTION的各种工艺对象，包括轴、多组同步对象、快速输入等，同时通过LAD编程方式实现全自动在线激光加工设备。

关键词：SIMOTION D，CU320，同步，快速输入，激光

Abstract: this paper mainly introduces SIMOTION D in steel rolling line plate with the application of laser welding, make full use of various process SIMOTION objects, including the axis of synchronous object, and quickly enter etc., and through the LAD programming realize automatic on-line laser processing equipment.

Key Words: SIMOTION D，CU320，Cam，MeasuringLnput，Laser

一、项目介绍

1、背景介绍

目前我国钢铁行业处于主导地位的典型冷轧工艺路线是:转炉冶炼一炉外精炼一初轧开坯一热连轧一酸洗一冷轧一退火一平整一镀锌(锡)一成产品。在此典型的冷轧工艺中，板带焊接设备必不可少。运行过程中，先行带尾与后行带头必需进行焊接，才能保证生产线的连续作业。板带焊接的常用工艺有电弧焊、窄搭接焊、激光焊等几种，激光焊机至今为止全部是进口设备。宜昌三峡全通涂镀板股份有限公司是以生产超薄涂镀板为主要产品的大型企业，为了降低设备采购成本，宜昌三峡全通涂镀板股份有限公司与武汉大族金石凯激光系统有限公司合作，武汉大族金石凯激光系统有限公司研发完成了国内首台板带激光焊机，不仅填补了该产品国内空白，而且还抑制了进口设备的价格。

2、设备组成

（图1）

板带激光焊机主要由以下四大部件组成：

1）机械部分：机械部分成T型，各装置名称及功能分别如下：★入口/出口活套装置：用于钢带的挡料，存储一定的钢带，方便对中。

★入口/出口夹送装置：用于钢带的送料，将带头、带尾准确送到主机的夹钳下，方便激光切割。

★入口/出口对中装置：一方面用于钢带宽度的自动测量；另一方面用于带头、带尾焊接前不错位，确保钢带的直线度。

★入口/出口提升装置：激光焊接合格后，钢带在理想的位置高速穿过该设备，从而保证该设备的稳定性和钢带的表面质量。

★打孔装置：将钢带激光焊接处打孔，作为标记。

★月牙剪：将不等宽的两卷钢带在焊接处剪切掉，使之圆滑过渡，不伤害下一工序的其他部件。

★主机：包括可以来回直线运动的C型架、焊缝检测装置、辅助动作的液压缸等；用于钢带的激光切割、焊接、焊缝检测功能。

2）液压站：由于该设备大多采用液压缸来实现相关动作，液压站为此提供动力源。

3）激光器：随C型架的来回移动，激光器为完成钢带带头、带尾的自动切割和焊接提供相应的激光功率。

4）操作台：通过HMI集中监控整台设备，具有手动、自动、监视、文档记录、报警等功能。

3、工艺简介

（图2）

1）带尾检测及移动：通过对带尾的两次检测配合出口夹送辊将带尾送到出口自动切割处；出口对中装置将带尾执行对中。

2）带头检测及移动：通过对带头的两次检测配合入口夹送辊将带头送到入口自动切割处；启动快速输入功能，对钢带宽度进行自动测量；然后运用入口对中装置将带头执行对中。

3）激光切割：当带尾、带头移动到相应位置时，根据要求将带尾、带头自动切割。

4）激光焊接：将切割合格后的带尾、带头进行自动拼接，然后根据要求

将带尾、带头自动焊接。

5）焊缝检测：将焊接后的钢带进行检测，判断是否合格，合格便通过出口夹送装置将钢带焊缝移动到打孔处打孔，作为焊缝标记；不合格自动将钢带切割，重复前面工作。

二、控制系统构成

（图3）

如图所示，控制系统核心控制器为SIMOTION D445，通过扩展CU320来实现完成11个伺服轴的控制，使用PROFIBUS DP作为通讯网络连接各部件，涉及的其他部件及功能如下：

1、伺服驱动和电机：选用SINAMICS S120书本型模块和1FT6伺服电

机，分别用于入口装置测量、对中；出口装置对中；焊缝拼接；C

型架；入口夹送装置；出口夹送装置。使用SINAMICS驱动系统，

在控制上保证了同步和定位的精度。

2、人机界面：该设备配置了一个MP370 19”，实现集中控制、显示、

报警、归档、工艺配方等工作。

3、分布式I/O：配置SIMATAC ET200M模块，其中IM153-1和IM153-2

各一块，用于逻辑输入输出信号处理、模拟量信号处理。

4、轴扩展模块CU320：除了用于轴运动控制以外，还得实现入口/出

口夹送辊的全闭环控制、快速I/O测量等功能

三、控制系统完成的功能

1、使用CU320全局快速输入

项目中需要对钢带的宽度进行自动测量，我们使用了2个快速输入

功能，调试过程如下：

★在CU320的报文中选择SIEMENS telegram 392：从而激活6

个全局的快速测量功能，注意相对应的Input data。

（图4）

★在CU320的专家参数中，P680选择使用的快速输入点（如X122.8和X122.10），需要和TO_Measuring Input中设置的地址一一

对应。

（图5）

★在TO_Measuring Input中，Measuring_input_1 的HW address 和Bit number中分别输入521和1，设置快速测量输入点测量1（X122.8）。