本課題研宄的打包鋼帶生產(chǎn)線電氣控制系統(tǒng)采用三級控制方式，現(xiàn)場級為西門子 公司的S120驅動器和ABB的變頻器，負責驅動縱剪機、牽引機、張緊機、收卷機及 往復機等電機的協(xié)調同步運行；控制級為西門子公司的S7系列PLC，為整條生產(chǎn)線 的大腦，負責具體的運動控制和邏輯控制；監(jiān)控級有西門子公司MP277人機界面， 用于顯示和操作，另有一臺工控機，用于在電控室監(jiān)控整條生產(chǎn)線的運行狀況。而網(wǎng) 絡拓撲是由兩層不同形式的網(wǎng)絡混合構成，上層網(wǎng)絡是S7 PLC通過PROFINET與 MP277通訊進行現(xiàn)場操作；下層現(xiàn)場總線網(wǎng)絡由現(xiàn)場驅動器通訊接口通過 PROFIBUS-DP總線連接器掛入S7 PLC系統(tǒng)構成。
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、寬板牽引與分條 剪、修邊、預熱、回火、涂漆或凃蠟、鋼帶存儲、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，在牽引機的牽引下，鋼板前進; 修剪與焊接：前一卷鋼板尾部和后一卷鋼板頭部經(jīng)修剪機修剪平整，再經(jīng)自動焊 接機自動焊接，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； 螺旋活套存儲：為了保證鋼帶連續(xù)生產(chǎn)，開卷的鋼板送至螺旋活套機及時存儲， 以保證料槽中有足夠的鋼板供給后面對鋼板的分條，熱處理和收卷，防止供料不及時 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
：螺旋活套中存儲的鋼板經(jīng)寬板牽引機牽引傳送至圓盤縱剪 機中，通過縱剪機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帶動搖桿收卷裝置纏繞成卷，以回收再利用；
修邊：由于經(jīng)縱剪機分條后的十條鋼帶兩側存在毛刺，因此經(jīng)縱剪機分條后的十 條鋼帶通過修剪機組分成3層傳輸，上下兩層各3條鋼帶，中間一層為4條鋼帶，每 條鋼帶通過修邊機對鋼帶兩側邊部進行修剪，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送至熱處理塔架處 理，先后經(jīng)過預熱爐、回火爐、烤漆爐或烤蠟爐對打包鋼帶進行淬火回火處理，以提 高鋼帶的強度和延伸率，控制加熱爐的溫度可以讓鋼帶的性能達到要求；
后活套存儲：經(jīng)處理的鋼帶傳送至由10個滑輪組組成的后活套分別存儲，目的 是當收卷機在一卷鋼帶收卷完后人工剪帶和卸卷時不影響鋼帶的熱處理。當鋼帶收卷 速度大于其傳送速度時，后活套存儲架上相應滑輪組上升，存儲架中的鋼帶減少；反 之，滑輪組下降，存儲架中的鋼帶增加；
張緊和收卷：將加工好的鋼帶傳至張緊機，由張緊機和收卷機的速度差提供收卷 所需的恒定張力，配合收卷算法，得到合格的成卷打包鋼帶，供給自動打捆機用； 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， 正常運行速度為30 m/min，這也是這條生產(chǎn)線各臺設備驅動電機的基本給定速度，使 整條生產(chǎn)線形成速度鏈，生產(chǎn)線上各臺電機協(xié)調同步運行，但是部分設備的驅動電機 給定速度需要在基本速度基礎上做疊加，以滿足技術要求；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動器；原材料經(jīng)縱剪機剪切成十條寬度均為 31.75mm的鋼帶；鋼帶經(jīng)過修邊機后，進入調質塔架，進行淬火、回火處理，這里我 們淬火的溫度為300°C-350°C，淬火后的鋼帶進入水槽進行迅速水冷，接著讓鋼帶進 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)應力，并獲得所要求的 強度、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，以供給進口全自動鋼帶打包機使用
[6]。2.1 生產(chǎn)線對電氣控制系統(tǒng)的基本要求
打包鋼帶生產(chǎn)線因鋼帶卷尺寸、工作車速、機械結構形式、熱處理等工藝的不同 而對電氣控制系統(tǒng)的具體要求也不盡相同，但對一般打包鋼帶電氣控制系統(tǒng)而言，要 正常運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)線傳動系統(tǒng)最關鍵的一個指標。影響它的因 素很多，如電源電壓的波動、打包鋼帶生產(chǎn)工藝條件的改變、機械傳動條件的變化、 鋼帶原材料表面平整度等都會造成鋼帶運行速度的波動；
2. 工作車速要有較寬調節(jié)范圍，車速提升、下降要平穩(wěn)，滿足前期現(xiàn)場調試的 要求并可適應生產(chǎn)不同要求的鋼帶卷。目前，本條生產(chǎn)線調速范圍在0-45m/min之間；
3. 具備一定的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)精度?？蛻粢笤陬~定轉速情況下運行24小時速度靜 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)。短時速度偏移的動態(tài) 精度小于等于0.05%，以保證生產(chǎn)線上各傳動分部在動態(tài)調整中能快速響應；
4. 各傳動分部之間速度比穩(wěn)定可調，能形成一個動態(tài)性能良好的速度鏈；
5. 主要傳動分部的閉環(huán)速度具有微升、微降功能；相關聯(lián)的分部具有單動、聯(lián) 動功能；
6. 必要的顯示功能，如線速度、電機電流或轉矩、運行信號、故障信號等；
7. 安全性高和可靠性好，盡量避免故障停機，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，既對不同環(huán)境有很強的抗干擾能力，又對外部環(huán)境有較低的電磁干擾。
