轧机喂料系统的自动化控制

王会良

摘 要：针对轧机喂料设备的结构特点及生产工艺要求，以西门子S7-300PLC为核心控制设备，实现了喂料小车位置的精确实时检测，从而控制支撑铜坯支撑臂的起落。实际运行结果表明整个系统控制精度高，操作便捷，很好的满足了生产工艺的要求。

关键词：轧机喂料系统；自动化控制

一、轧机喂料设备的生产工艺及操作要求分析

本公司轧机喂料系统是国内首条铸轧法铜管生产工艺生产设备，产品规格最大外径可达120mm，单根产品重量可达1吨。由于产品原材料为紫铜，每根铜坯的重量较重，材料性能本身硬度较低，管材在达到一定长度时更易发生弯曲变形，所以在轧机生产过程中必须考虑轧机的喂料和铜坯变形的预防和保护。因此需要设置铜管在轧制过程中的喂料系统和小车位置检测的支撑控制系统。

二、喂料自动控制系统主要概述

1.自动控制系统概述。基于前述直拉机设备的生产工艺及操作特点，本套自动控制系统选取西门子中型PLC S7-300系列的313C-2 DP作为控制系统的核心，该系列PLC是西门子作为中大型应用场合而设计的，可与其他功能模块进行灵活的组合和扩展，控制系统内集合PROFIBUS-DP，RS422/485工业以太网等多种通讯接口，可以方便的与其他变频器，WINCC人机界面监控系统等智能设备和仪表进行通信。采用西门子分布式I/O模块ET 200M作为从站，控制附属设备的运行。

2.WINCC人机界面监控系统简介。为达到高效便捷的生产工艺参数设置与现场检测设备实时信息的采集和显示，本设备采用西门子WINCC人机界面组态软件作为监控系统。SIMATIC WinCC 是公司垂直集成交换信息的基础，具有良好的开放性和灵活性，它采用了工厂智能，助力用户实现更大程度的生产过程透明化。

三、 控制系统设计

1.系统结构。本自动控制系统由西门子S7-300PLC作为主站，建PROFIBUS-DP网络，ET 200M作为从站，西门子S120系列数字变频器作为驱动单元，西门子SIMODRIVE SENSOR从站作为拉拔小车位置检测单元，WINCC人机界面组态软件作为参数设定与信息显示单元，其网络结构如下图所示。

2.系统控制要点。本系统的控制重点在于喂料小车的位置实时检测，支撑系统的控制。主要有西门子S120变频器控制喂料小车的运行速度，有西门子绝对值编码器来实时监测喂料小车的位置，从而及时有效的控制支撑系统的每个支撑臂的有序动作，从而达有效喂料完成整个轧机工艺执行的目的。在整个过程中，喂料小车的速度设定，位置监控，支撑臂的动作步骤，均可以在WINCC画面中实时显示，从而有效的达到我们的设计目的。

3.支撑系统设计。本喂料系统对于铜坯支撑的设计采用支撑臂系统控制，由15个气缸带动15个支撑臂动作，每个支撑臂隔1.5米，每个支撑臂均匀间隔设置。当喂料小车往前运行时，在喂料小车即将到达该支撑臂时，该支撑臂落下，当小车通过以后，支撑臂抬起；当喂料小车工作完成工作返回时，返回即将到达支撑臂时该支撑臂落下，当喂料小车通过后支撑臂抬起。支撑臂只在小车通过时动作，其余时间一律呈水平抬起状态。根据工艺要求实际生产中喂料小车的速度是在一定范围内任意可调节的，因此喂料小车的位置是实时变化的，而支撑臂的位置是固定不变的，因此在PLC程序中必须实时的检测喂料小车的位置，从而及时的给支撑臂触发有效的控制信号，这样已达到精确控制的目的，从而避免喂料小车撞坏支撑臂。

四、结语

轧机喂料系统自动控制系统是集合可编程控制技术PROFIBUS-DP网络通讯技术、过程控制技术、WINCC人机界面监控技术于一体的自动监控管理系统。系统将高性能高可靠性的控制设备与现场信号采集设备和执行设备有机的结合，实现各部分的信息共享和协调工作，从而完成綜合检测与管理的功能，经过现场调试和实际运行检验，本系统的设计方案合理，运行稳定可靠，满足生产工艺要求，操作性能简单方便。本设备已稳定运行近3年，为公司创造了大量的价值。

参考文献：

[1]孙书芳，柴瑞娟，西门子PLC高级培训教程[第二版].人民邮电出版社，2011.

[2]许蓼，王淑英.电气控制与PLC[M].机械工业出版社，2007.