带钢生产线中的自动上卷控制

带钢生产线中的自动上卷控制
摘要：由于手动上卷操作占用较长时间，而且需要两个人操作。

本人采用自动上卷控制不仅可以缩短上卷时间，大大的提高生产效率，而且还可以避免因为钢卷中心为对准卷轴中心而造成的钢卷撞击卷轴等事故。

因此，采用自动上卷控制还是有必要的。

关键词：自动对中plc控制
1 控制方案简介
自动上卷控制可以分成自动高度对中控制和自动宽度对中控制两部分。

自动高度对中控制是在计算机系统的控制下，将钢卷的中心线自动对准机卷筒的中心线。

自动高度对中控制主要有两种方式，即光电开关检测式和光电编码器检测式。

光电开关检测式高度对中是在对中位置上安装一个高度测量摆架，摆架上安装三对光电开关。

钢卷移到高度对中位置上后，摆架摆下，钢卷上升进行自动高度对中，高度对中结束后，摆回摆架。

种种高度对中控制方式的优点是控制程序简单。

其缺点是，由于安装了体积较大的对中摆架，对中摆架需要占用一定的现场空间。

光电编码器检测式高度对中是在钢卷托卷座上安装了一个光电编码器，在钢卷举升的上极限位置安装一对光电开关。

光电编码器用于检测钢卷的升降行程，光电开关用于检测钢卷的上极限位置。

这种高度对中控制方式的缺点是控制程序复杂。

其优点是，不占用
现场空间。

现在的生产线大多数采用这种控制方式。

自动宽度对中控制是在计算机系统的控制下，将钢卷的宽度中心线自动对准生产线的中心线。

双锥头和双柱头开卷机的宽度对中控制比较简单，单悬臂式开卷机的宽度对中控制比较复杂。

这里主要介绍的是单悬臂式开卷机的宽度对中控制。

自动宽度对中控制是在钢卷车上安装的一个光电编码器，用于检测钢卷的平移距离。

在钢卷进入生产线的位置上，安装一个光电开关，作为检测上卷车的次年工程的起始点。

2 plc系统组成
下面以1725横切机组的自动上卷控制系统为例，介绍自动上卷控制的plc控制系统。

自动上卷控制的plc选用s7-200系列的plc。

cpu模板选用s7-200系列的cpu214，选用一块8入/8出的数字量模块em223和一块通讯模块em277。

虽然s7-200系列plc的输入/输出点数比较少，但是他的运算速度和控制速度很高，控制能力很强。

cpu214以上的cpu模块上集成高速计数器，四个有终端能力的数字量输入点，两路高速脉冲输出，14个数字量输入点和10个数字量输入点。

cpu模块上集中8k程序储存器，2.5k数据存储器，256个计数器，256个计时器。

高速计数器的最高技术频率可达30khz，可用于两个相差90度的增量型编码器，并且具有可设置的技术中断。

高速脉冲输出的最高输出频率
可达20khz。

钢卷高度和宽度位置检测用的光电编码器分别接到两个高速计
数器上，高度和宽度位置检测用光电开关分别接到cpu模块上具有中断能力的两个输入点上。

其它的检测信号。

操作信号和驱动信号接到开关量输入/输出模板em223。

自动上卷控制的plc，作为机组plc系统中的一个从站，它通过em277通讯模块连接到profibus-dp工业现场总线上，与机组plc 系统的主站进行通讯。

em277通讯模块上设有一个从站地址设定开关，用于设定从站的站号。

3 自动高度对中控制
进行自动高度在对中操作前，上卷车必须位于高度对中的位置上，只有在此位置上，高度位置检测的光电开关才能检测到钢卷。

在此位置上设有接近开关检测。

启动自动高度对中操作时，托卷座必须从下极限位置开始上升，下极限位置也设有接近开关，用于高速计数器的清零。

自动高度对中控制启动后，托卷座托着钢卷从下极限开始上升，高速计数器随之开始累计钢卷上升的高度。

钢卷到达的上极限位置后，光电开关立即触发过程中断。

在过程中断处理程序中，cpu立即读取钢卷从下极限位置上升到最高点时的计数数值，同时发出停止钢卷上升的指令。

钢卷到达上极限位置并停稳后（经短暂的延时），钢卷自动下降。

当钢卷既将下降到开卷机卷筒中心线时，高速计数器发出时数中断。

在计数中断处理程序中，cpu立即发出停止钢卷下降的指令。

钢卷停稳后，钢卷的中心线应正好对准开卷及卷筒的中心线。

至此，自动高度对中控制工作全部结束。

4 自动宽度对中控制
自动宽度对中控制启动前，必须满足如下条件：高度对中操作完成，开卷机活动支撑落下，开卷机压辊抬起，开卷机卷轴缩回。

自动宽度对中控制启动后，上卷车托着钢卷移动向机组中心线。

当钢卷前端经过光电开关位置时，用光电开关的上升沿信号触发过程中断。

在此过程中断处理程序中，cpu将高速计数器清零，并启动高速计数器计数。

当钢卷后端经过光电开关位置时，用于光电开关的下降沿信号触发另—过程中断。

在此过程中断程序中，cpu读取高速计数器数值，用于计算钢卷宽度。

当钢卷后端经过光电开关后，继续前进。

当钢卷宽度中心线即将到达机组中心线时，高速计数器触发计数中断。

在计数中断处理程序中，cpu立即发出上卷车停止前进的指令。

上卷车停稳后，钢卷的中心线应正好对准机组的中心线。

至此，自动宽度对中控制工作全部结束。

5 小结
上卷工作采用计算机控制之后，提高了机组的控制水平，提高拉控制精度，提高了生产效率和工作安全性，降低了人工的劳动强度，
因此，采用自动上卷控制非常重要。

参考文献：
[1]徐湘元.自适应控制理论与应用[m].北京:电子工业出版社，2007.
[2]唐永哲.工业仪表与自动化装置[m].1995（1）:3~5.
[3]孙彦广.工业智能控制技术与应用[m].北京:科学出版社，2007.
作者简介：苏宏彪（1980-），男，辽宁沈阳人，硕士，工程师，主要大型机械设备的自动化设计研发工作。