前言：

　　2011年中國(guó)重型機(jī)械研究院有限公司為廣東肇慶亞州鋁業(yè)有限公司調(diào)試了一條自西馬克公司進(jìn)口的2025mm彩涂線設(shè)備，本文對(duì)2025mm彩涂生產(chǎn)線中的重要設(shè)備—涂機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析、探討。

　　2．設(shè)備組成：

　　圖一

　　如圖一所示，涂機(jī)輥系包括上表面測(cè)量輥（TSMR）、上表面掛料輥（TSPU）、上表面涂料輥（TSAP）、下表面涂料輥（BSAP）、下表面掛料輥（BSPU）、下表面測(cè)量輥（BSMR）。化學(xué)涂層厚度要求控制在0.4～2μm范圍之內(nèi)，通過調(diào)節(jié)涂料輥、掛料輥的轉(zhuǎn)速和方向以及微調(diào)帶材與涂料輥/掛料輥之間的位置/壓力來實(shí)現(xiàn)。其中各輥傳動(dòng)選用SIEMENS6SE70逆變器變頻調(diào)速，并且每個(gè)輥傳動(dòng)側(cè)（DR）及操作側(cè)（OP）位置調(diào)整均分別配有力士樂飼服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，飼服驅(qū)動(dòng)器隨時(shí)可根據(jù)位置或壓力控制信號(hào)進(jìn)行動(dòng)作調(diào)整。

　　3．自動(dòng)控制系統(tǒng)配置：

　　圖二

　　如圖二所示，涂機(jī)飼服傳動(dòng)系統(tǒng)選用德國(guó)力士樂Indradrive飼服驅(qū)動(dòng)器；涂輥壓力檢測(cè)選用德國(guó)海納（HAEHNE）KMB35（25KN）壓力傳感器及DMA（數(shù)字測(cè)量放大器）；PLC控制系統(tǒng)采用西門子S7-300帶分布式I/OET200控制方案，PLC與ET200從站、飼服驅(qū)動(dòng)器之間組建PROFIBUSDP網(wǎng)通訊，與HMI人機(jī)界面之間的信號(hào)傳送采用以太網(wǎng)通訊方式，并通過CP343-1以太網(wǎng)通訊模塊與二級(jí)管理機(jī)之間建立連接。涂機(jī)主操作臺(tái)上設(shè)有1臺(tái)HMI監(jiān)控操作站，用于對(duì)涂機(jī)進(jìn)行監(jiān)控操作，包括工作狀態(tài)顯示、參數(shù)設(shè)定、故障報(bào)警及診斷等。

　　4．人機(jī)界面：

　　圖三

　　如圖三所示，涂機(jī)運(yùn)行主畫面設(shè)有“HMI”“L2”選擇按鈕；選擇“HMI”模式時(shí)，所有操作控制命令與數(shù)據(jù)均由操作工在觸摸屏上設(shè)置完成；選擇“L2”模式時(shí)，所有操作控制命令與數(shù)據(jù)均由L2二級(jí)下達(dá)。當(dāng)選擇“HMI”模式時(shí)，運(yùn)行主畫面上設(shè)有6個(gè)模式選擇按鈕，可分別選擇TSMR、TSPU、TSAP、BSAP、BSPU、BSMR工作在位置閉環(huán)控制模式（POSITION）或壓力閉環(huán)控制模式（FORCE）。畫面上還分別設(shè)有6個(gè)輥DR側(cè)及OP側(cè)位置實(shí)際值（mm）和壓力實(shí)際值（KN）顯示。

　　位置模式畫面分別設(shè)有TSMR、TSPU、TSAP、BSAP、BSPU、BSMR傳動(dòng)側(cè)（DR）及操作側(cè)（OP）的位置設(shè)定值（mm）和位置實(shí)際值(mm)，其中飼服電機(jī)位置行程最大范圍為80mm。當(dāng)選擇位置閉環(huán)控制模式時(shí)，分別將每個(gè)輥?zhàn)覦R側(cè)和OP側(cè)位置目標(biāo)值設(shè)定好后，按下“位置輸入確認(rèn)”（POSITIONENTER）按鈕，則飼服驅(qū)動(dòng)自動(dòng)行駛到相應(yīng)位置目標(biāo)值后停止，實(shí)現(xiàn)位置閉環(huán)控制。

　　壓力模式畫面分別設(shè)有TSMR、TSPU、TSAP、BSAP、BSPU、BSMR傳動(dòng)側(cè)（DR）及操作側(cè)（OP）的壓力設(shè)定值（KN）和壓力實(shí)際值(KN)，其中涂料、掛料輥壓力設(shè)定最大范圍為10KN，測(cè)量輥壓力設(shè)定最大范圍為2KN。當(dāng)選擇壓力閉環(huán)控制模式時(shí)，分別將每個(gè)輥?zhàn)覦R側(cè)和OP側(cè)壓力目標(biāo)值設(shè)定好后，按下“壓力輸入確認(rèn)”（FORCEENTER）按鈕，則飼服驅(qū)動(dòng)自動(dòng)行駛到相應(yīng)壓力目標(biāo)值后停止，實(shí)現(xiàn)壓力閉環(huán)控制。

　　當(dāng)選擇“HMI”模式時(shí)，在“ROLLSPEED”畫面上可分別設(shè)定TSMR、TSPU、TSAP、BSAP、BSPU、BSMR主傳動(dòng)相關(guān)參數(shù)并實(shí)時(shí)顯示其運(yùn)行狀態(tài)。首先應(yīng)分別選擇設(shè)置好每個(gè)輥?zhàn)印笆鼓堋保‥NABLE）信號(hào)、“方向”（DIRECTION）信號(hào)，并分別設(shè)置好“輥徑”（DIAMETER）；當(dāng)選擇“手動(dòng)”（MANUAL）模式時(shí)，輥?zhàn)右员砻婢€速度手動(dòng)設(shè)定值（SPEEDSET）旋轉(zhuǎn)運(yùn)行；當(dāng)選擇“自動(dòng)”（AUTO）模式時(shí)，分別設(shè)定每個(gè)輥?zhàn)铀俣纫蜃酉禂?shù)（SPEEDFACTOR），當(dāng)彩涂機(jī)組主線運(yùn)行時(shí)，涂機(jī)每個(gè)輥?zhàn)影凑諜C(jī)組實(shí)際線速度與相應(yīng)速度系數(shù)的乘積旋轉(zhuǎn)運(yùn)行。

　　其中：SPEEDSET設(shè)定值范圍為0～100m/min；

　　SPEEDFACTOR設(shè)定值范圍涂料、掛料輥為0～1.0，測(cè)量輥為0～0.5；

　　當(dāng)涂機(jī)主傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，每個(gè)輥?zhàn)訉?shí)際線速度（ACTUALSPEED）及實(shí)際負(fù)載（ACTUALLOAD）實(shí)時(shí)顯示在畫面上；同時(shí)，涂機(jī)機(jī)組實(shí)際線速度（PROCESSLINESPEED）也實(shí)時(shí)顯示在畫面上。

　　設(shè)備畫面中設(shè)有如下按鈕操作：

　　上表面刮刀啟/停（TOPSIDEDOCTORBLADEON/OFF）；

　　下表面刮刀啟/停（BOTTOMSIDEDOCTORBLADEON/OFF）；

　　升降輥刮刀伸出/縮回（DEFLECTORROLLBLADEAPPLY/RETRACT）；

　　升降輥刮刀伸出/縮回（LIFTROLLBLADEAPPLY/RETRACT）；

　　下表面涂頭松開/鎖緊（BOTTOMSIDECOATERHEADSUNLOCK/LOCK）；

　　畫面右上方設(shè)有升降輥位置顯示（LIFTROLLPOSITION）；范圍為0～200mm.。

　　TOP側(cè)涂頭、BOTTOM側(cè)升降輥設(shè)有“手動(dòng)”（MANUAL）及“自動(dòng)”（AUTO）選擇按鈕。當(dāng)選擇“手動(dòng)”時(shí)，由操作工在涂機(jī)操作控制箱上手動(dòng)操作TOP側(cè)涂頭進(jìn)退動(dòng)作和BOTTOM側(cè)升降輥升降動(dòng)作；當(dāng)選擇“自動(dòng)”時(shí)，兩側(cè)動(dòng)作自動(dòng)完成。

　　其中：當(dāng)主線機(jī)組運(yùn)行并無焊縫信號(hào)時(shí)，TOP側(cè)涂頭自動(dòng)前進(jìn)至涂料位置，BOTTOM側(cè)升降輥?zhàn)詣?dòng)降至0mm;

　　當(dāng)主線機(jī)組停止或有焊縫信號(hào)時(shí)，TOP側(cè)涂頭自動(dòng)后退至焊縫位置，BOTTOM側(cè)升降輥?zhàn)詣?dòng)升至150mm.

　　故障畫面上設(shè)有急停、測(cè)量輥狀態(tài)、掛料輥狀態(tài)、涂料輥狀態(tài)、托盤涂料液位、防護(hù)罩狀態(tài)等故障報(bào)警信息及故障復(fù)位按鈕，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理設(shè)備故障報(bào)警信息。

　　涂機(jī)現(xiàn)場(chǎng)操作控制箱上還設(shè)有TSMR、TSPU、TSAP、BSAP、BSPU、BSMR輥位置手動(dòng)調(diào)整旋鈕，可對(duì)每個(gè)輥傳動(dòng)側(cè)、操作側(cè)位置進(jìn)行單獨(dú)點(diǎn)動(dòng)調(diào)整，也可兩者同步點(diǎn)動(dòng)調(diào)整。

　　5．PLC硬件組態(tài)及飼服傳動(dòng)參數(shù)設(shè)置：

　　圖四

　　圖五

　　如圖四、圖五所示，完成PLC硬件組態(tài)配置后，打開RexrothIndraworksEngineering軟件，在工程項(xiàng)目中Mastercommunicationsettings目錄下完成飼服驅(qū)動(dòng)裝置與PLC通訊設(shè)置，包括通訊地址、波特率、循環(huán)時(shí)間等。數(shù)據(jù)交換定義為輸入輸出各5個(gè)字，其中PLC向飼服驅(qū)動(dòng)裝置傳輸?shù)臄?shù)據(jù)依次為總線控制字（P-0-4077）、信號(hào)控制字（S-0-0145）、位置給定（S-0-0282），第四第五2個(gè)字備用；飼服驅(qū)動(dòng)裝置向PLC傳輸?shù)臄?shù)據(jù)依次為總線狀態(tài)字（P-0-4078）、信號(hào)狀態(tài)字（S-0-0144）、位置反饋（S-0-0051），第四第五2個(gè)字備用。總線控制字（P-0-4077）中bit0定義為新位置設(shè)定觸發(fā)位；bit6定義為正向點(diǎn)動(dòng)；bit7定義為反向點(diǎn)動(dòng)；bit13～15定義為裝置合閘使能工作。PLC程序中位置設(shè)定值(mm)需乘以105倍換算后傳輸給飼服驅(qū)動(dòng)裝置；同理，從飼服驅(qū)動(dòng)裝置讀取位置反饋值時(shí)需除以105倍換算后才能得出實(shí)際值(mm)。

　　此外，在測(cè)量系統(tǒng)/電機(jī)編碼器（Measuringsystem/Motorencoder）目錄下,可設(shè)置編碼器類型（旋轉(zhuǎn)型或直線型）以及測(cè)量位置范圍等參數(shù);在測(cè)量單元（scaling/units）、機(jī)械減速比（Mechanicalgear）目錄下設(shè)置機(jī)械減速比等參數(shù)；在Drivecontrol/overview/ModeofMotorControl目錄下，設(shè)置為Field-orientedcurrentcontrolwithencoder（帶編碼器的磁場(chǎng)導(dǎo)向電流控制）；在操作模式（operatingmodes）目錄下，設(shè)置為Drive-controlledpositioning,lagless,encoder1;在Createpositiondatareference/Datareferencemotorencoder目錄下，點(diǎn)擊SetAbsoluteMeasuring按鈕，則完成編碼器位置清零功能；在優(yōu)化/試車目錄下（optimization/commissioning）,可選擇快速調(diào)試模式（Easystartupmode），設(shè)定速度給定值后可直接通過計(jì)算機(jī)串口控制飼服驅(qū)動(dòng)器；在LocalI/Os目錄下，可設(shè)置驅(qū)動(dòng)器裝置端子開關(guān)量、模擬量輸入/輸出功能，方便控制使用。

　　6．結(jié)束語(yǔ)：

　　廣東亞鋁2025mm彩涂線涂機(jī)是目前國(guó)內(nèi)最為先進(jìn)的涂機(jī)設(shè)備，自動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，設(shè)計(jì)選型及功能先進(jìn)，自投產(chǎn)以來一直可靠運(yùn)轉(zhuǎn)，從而保障彩涂線機(jī)組高效穩(wěn)定運(yùn)行。