摘 要：本文介紹基于AB 公司Powerflex700變頻器和ControlLogix5550控制器為核心，而組建的的精確鋼板定尺模型在濟(jì)鋼中板廠鋼板剪切自動(dòng)定尺機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：Powerflex700、自動(dòng)定尺、ControlLogix5550 1.前言 　　濟(jì)鋼中板廠精整南線鋼板定尺系統(tǒng)分別由2#定長(zhǎng)、3#定寬、4#定長(zhǎng)剪切機(jī)組成，實(shí)現(xiàn)鋼板的最后成品工序。剪切的成品質(zhì)量取決于鋼板定尺系統(tǒng)的定尺精度。中板廠2007年10月對(duì)定尺系統(tǒng)實(shí)行了全面的技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)了基于Powerflex700精確定位在自動(dòng)定尺機(jī)模型系統(tǒng)中應(yīng)用。該模型綜合了矢量變頻、工業(yè)總線、多媒體人機(jī)接口、剪切數(shù)模、Powerflex700精確控制定尺技術(shù)等。該系統(tǒng)由20BC170AOAYNANCO+20-COMM-D+20-HIM-A3和 20BC105AOAYNANCO+20-COMM-D+20-HIM-A3兩種型號(hào)的變頻器。Rockwell RSLogix 5000控制器，圖爾克絕對(duì)值總線編碼器，設(shè)備網(wǎng)總線，執(zhí)行電機(jī)組成。 2. 基于Powerflex700精確定尺模型結(jié)構(gòu) 　　2.1、高集成的Powerflex700精確定尺模型框架 　　高集成的Powerflex700精確定尺模型的控制思路是，對(duì)定尺系統(tǒng)的定尺數(shù)據(jù)與Powerflex700變頻器的輸出建立起函數(shù)f（x）模型，通過(guò)L55 CPU對(duì)Powerflex700定尺進(jìn)行動(dòng)態(tài)的計(jì)算和調(diào)節(jié)?？偩€技術(shù)在定尺系統(tǒng)將電機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、現(xiàn)場(chǎng)編碼器、操作臺(tái)、人機(jī)接口集成為一個(gè)有機(jī)整體，為“無(wú)縫”數(shù)據(jù)計(jì)算提供了有效的框架。 　　2.2、定尺模型硬件以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 　　定尺控制系統(tǒng)是有AB矢量變頻器20BC170AOAYNANCO+20-COMM-D+20-HIM-A3兩臺(tái)，20BC105AOAYNANCO+20-COMM-D+20-HIM-A3三臺(tái)，交流變頻電機(jī)5臺(tái)、圖爾克絕對(duì)值編碼器8.9080.1812.1001三臺(tái)，RSLogix 5000 CPUL55機(jī)架一套。FLEX遠(yuǎn)程I/O三套、PanelView1000觸摸屏3套，上位機(jī)3臺(tái)。RSLogix 5000 CPU L55主要完成對(duì)定尺系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、計(jì)算、傳輸和矢量變頻器的控制，上位機(jī)和PanelView1000觸摸屏主要負(fù)責(zé)和PLC進(jìn)行通訊，實(shí)施實(shí)時(shí)操作和監(jiān)控程序修改，系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)中采用三層控制結(jié)構(gòu)分別是控制平臺(tái)級(jí)、執(zhí)行設(shè)備級(jí)和傳感器級(jí)。 　　圖一控制網(wǎng)絡(luò)中1756-A17/A位于控制平臺(tái)的中央級(jí)，其余5、6、7、8、9、12#站位于分布于各個(gè)操作臺(tái)內(nèi)。 　　在圖二、執(zhí)行設(shè)備級(jí)中2、3、4、5、6#變頻器組成定尺機(jī)定尺系統(tǒng)的矢量變頻部分，分別對(duì)2、3、4號(hào)定尺系統(tǒng)進(jìn)行傳動(dòng)控制。 　　圖三部分主要是有8.9080.1812.1001總線編碼器組成，分別對(duì)各定尺機(jī)的位置進(jìn)行檢測(cè)和數(shù)據(jù)的采集。 　　定尺控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括以太網(wǎng)和設(shè)備網(wǎng)兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。由上位機(jī)、中央集線器HUB和羅克韋爾運(yùn)動(dòng)控制臺(tái)上ControlLogix5550控制器的以太網(wǎng)模塊1756-ENET構(gòu)成以太網(wǎng)。由運(yùn)動(dòng)控制臺(tái)上ControlLogix5550控制器的設(shè)備網(wǎng)模塊1756-DNB/A模塊PowerFlex700變頻器以及其網(wǎng)絡(luò)通訊模塊構(gòu)成設(shè)備網(wǎng)。 　　2. 3、Powerflex700變頻器 　　如圖四Powerflex700變頻器是AB公司主推產(chǎn)品，主要應(yīng)用在三相感應(yīng)電機(jī)控制，Powerflex700具有卓越的網(wǎng)絡(luò)通訊能力，廣泛應(yīng)用于鋼鐵、化纖、石油、化工的行業(yè)。 3、軟件編程設(shè)計(jì) 　　3、1系統(tǒng)硬件編程組態(tài)以及程序塊設(shè)計(jì) 　　3、1、1系統(tǒng)硬件編程組態(tài) 　　該系統(tǒng)應(yīng)用Rockwell RSLogix 5000 V15.01版本軟件，進(jìn)行硬件的組態(tài)，用功能圖形式進(jìn)行了程序的編寫(xiě)。定尺系統(tǒng)硬件組態(tài)圖，如圖五系統(tǒng)硬件組態(tài)圖，定尺系統(tǒng)以 及輔助設(shè)備在RSLogix 5000 V15.01硬件組態(tài)中全部反應(yīng)數(shù)來(lái)。外圍網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展接口分別有1756-CNB/D、1756-DNB兩類(lèi)模塊實(shí)現(xiàn)。 　　硬件組態(tài)說(shuō)明： 　　1號(hào)CNB下有4個(gè)遠(yuǎn)程Flexbus I/O和兩個(gè)多媒體觸摸屏分別是 　　5號(hào)站即為三號(hào)剪以及定尺系統(tǒng)控制臺(tái)分站; 　　6號(hào)站即為四號(hào)剪以及定尺系統(tǒng)控制臺(tái)分站; 　　7號(hào)站即為主控制室內(nèi)定尺系統(tǒng)1#分站; 　　8號(hào)站即為主控制室內(nèi)定尺系統(tǒng)2#分站; 　　2號(hào)CNB下有1個(gè)遠(yuǎn)程Flexbus I/O和1個(gè)多媒體觸摸屏分別是 　　二號(hào)剪以及定尺系統(tǒng)控制臺(tái)分站和多媒體觸摸屏。 　　3、1、2軟件程序功能塊的分布和設(shè)計(jì) 　　考慮到系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)以下程序功能塊，其時(shí)序是并列的，程序明了、簡(jiǎn)單。 　　l Mainroutine功能塊即為主程序塊，對(duì)各子程序調(diào)用。 　　l DINGCHIBIAODING功能塊即為定尺機(jī)定尺數(shù)據(jù)標(biāo)定程序塊。 　　l ERHAOJIAN功能塊即為二號(hào)定尺機(jī)定尺控制程序塊。 　　l SANHAOJIAN功能塊即為三號(hào)定尺機(jī)定尺控制程序塊。 　　l SIHAOJIAN功能塊即為四號(hào)定尺機(jī)定尺控制程序塊。 　　l ESLENGCHUANG功能塊即為輔助設(shè)備控制程序塊。 　　l NANSETREFERENCE功能塊即為定尺機(jī)定尺數(shù)據(jù)計(jì)算、轉(zhuǎn)換程序塊。 　　l YIHAOJIAN功能塊即為一號(hào)剪切機(jī)控制程序塊。 　　如圖六、程序功能塊分布設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)布局。 　　3、2定尺模型的軟件實(shí)現(xiàn) 　　3、2總線編碼器位移數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和計(jì)算 　　總線編碼器安裝在機(jī)械轉(zhuǎn)軸上，直接反應(yīng)定尺系統(tǒng)的機(jī)械位置，編碼器在設(shè)備網(wǎng)中通過(guò)RSNetworx Devicenet 對(duì)編碼器屬性中各參數(shù)進(jìn)行設(shè)置如下圖七： 　　編碼器在Devicenet中以Cnts為單位計(jì)算，總數(shù)為33554431Cnts單圈數(shù)為4096Cnts，總?cè)?shù)為8191圈數(shù)。對(duì)于當(dāng)前Cnts數(shù)可以進(jìn)行實(shí)時(shí)修改和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的偏移。編碼器控制字在DNB中進(jìn)行組態(tài)和設(shè)置，每個(gè)編碼器所用40bit,在DNB中需要兩個(gè)行間64bit空間，如圖八模型傳感器組態(tài)圖中所示。 　　Bit40位的取Local:10:I.Data[0]地址的32位表示當(dāng)前編碼器狀態(tài)以及當(dāng)前Cnts數(shù)，通過(guò)模型進(jìn)行計(jì)算和轉(zhuǎn)換，最后得出定尺機(jī)當(dāng)前實(shí)際數(shù),處理模型中包含數(shù)據(jù)修正和標(biāo)定功能如圖九。 　　3、2、2 Powerflex700數(shù)學(xué)定尺模型控制軟件編程 　　定尺數(shù)學(xué)模型是建立在兩個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系上，1、剪切定尺寸數(shù)與Powerflex700變頻器速度輸出之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，2、Powerflex700變頻器與交流電機(jī)矢量變頻關(guān)系。設(shè)鋼板定尺數(shù)為X，變頻器頻率輸出為Y,我們建立f（x）。確定了關(guān)鍵應(yīng)對(duì)應(yīng)關(guān)系后，通過(guò)RSLogix 5000平臺(tái)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的整合和完成定尺功能。保證系統(tǒng)的快速啟動(dòng)，穩(wěn)定、滿(mǎn)速運(yùn)行、制動(dòng)狀態(tài)，電機(jī)停止。程序設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)定值與實(shí)際值之間進(jìn)行數(shù)據(jù)比較，再取絕對(duì)值，方向在比較中取定，變頻輸出時(shí)進(jìn)行計(jì)算、調(diào)節(jié)： 　　1、 大于設(shè)定差值1時(shí)全速前進(jìn)f（x）=C 　　2、 小大于設(shè)定差值1時(shí)輸出按f（x）=計(jì)算值調(diào)節(jié) 　　3、 小大于設(shè)定差值2時(shí)輸出按f（x）= 計(jì)算值調(diào)節(jié) 　　當(dāng)然差值區(qū)間、區(qū)間分段、設(shè)定根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定設(shè)備合適的數(shù)據(jù)。通過(guò)梯形圖編程實(shí)現(xiàn)模型控制。 　　3、3定尺模型定尺系統(tǒng)的功能 　　基于Powerflex700精確定尺模型自動(dòng)控制系統(tǒng)主要完成了定尺機(jī)機(jī)械位置定尺和位移的實(shí)時(shí)檢測(cè)，數(shù)字計(jì)算和邏輯控制及電機(jī)的矢量控制。操作人員通過(guò)上位機(jī)和終端實(shí)現(xiàn)人機(jī)接口。操作人員一個(gè)鍵就可完成鋼板長(zhǎng)寬數(shù)據(jù)的設(shè)定，實(shí)際尺寸修改功能。 　　系統(tǒng)的主要功能有： 　?。?）鋼板尺寸的的設(shè)定和修正，標(biāo)定。 　?。?）自動(dòng)、手動(dòng)操作。 　?。?）在寬度定尺機(jī)中快速返回。 　?。?）尺寸前后限位位置保護(hù)值的任意設(shè)定。 　　（5）控制系統(tǒng)故障綜合及報(bào)警、手動(dòng)復(fù)位。 4、結(jié)束語(yǔ) 　　模型運(yùn)用綜合效果就是操作工既能夠快速、準(zhǔn)確定尺目標(biāo)值，時(shí)間大大減少，加快的生產(chǎn)節(jié)奏。設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行強(qiáng)度大大降低維護(hù)強(qiáng)度。系統(tǒng)部分技術(shù)數(shù)據(jù)指標(biāo)如下： 　　（1）控制精度：≤2mm 　?。?）定長(zhǎng)范圍：5000～13500mm 　?。?）定寬范圍：1400～2600mm 　?。?）剪切速度：>90塊/小時(shí) 　　（5）平均故障時(shí)間：≤0.6小時(shí)/月 　?。?）成才率>99%