摘 要：詳細講述了多倍尺自動剪切技術的硬件構架和設計原理，及其在實踐中的應用情況。自動化技術集中，操作簡單，設備故障率低。 關鍵詞：自動剪切 變頻控制 多倍尺 Abstract: This article introduced that the hardware truss and design theory of the Automatic cutting in the Multilength Steel plate， And the application of practical.centralized control automation，simple operating instruction，low-pitched equipment error rate. Keywords: Automatic cutting 、 frequency control 、many length 一、 濟鋼鋼板精整剪切線設備分析 　　在目前全國軋鋼行業中，絕大多數精整線剪切系統，都采用斜切剪和橫切剪分別剪切鋼板四邊，設備分散重復，技術比較落后，增加了生產線長度與人力資本的投入，在剪切鋼板的規格上也受到限制，生產效率也相對落后，已經滿足不了現在的生產節奏。濟鋼中板廠經過反復論證，決定增加一套精整線系統，以解決老精整線過鋼量低、剪切質量不高等問題。其中新精整線的關鍵技術點即為多倍尺自動剪切，其優點是能夠一次性自動剪切多塊鋼板，相互之間不受干擾，每塊鋼板到達其設定長度后能夠自動的進行剪切操作，不須人為的干預。每塊鋼板的長度也可以按客戶訂單要求直接輸入，簡單方便。 二、 多倍尺自動剪切技術總體構架思想 　　多倍尺自動剪切技術大體分為以下幾個部分：檢測部分、網絡部分、傳動控制部分、上位機數據輸入和顯示部分。現場的檢測元件通過設備網網絡連入控制系統，需要剪切的鋼板數據通過上位機輸入之后，通過網絡聯入控制系統進行數據轉換來控制傳動設備的速度，同時上位機也即時的跟蹤目前鋼板通過的長度、反饋傳動設備的速度和鋼板當前位置，方便操作人員進行生產跟蹤。檢測部分采用具有精確周長的測量輥和編碼器來進行測量，當鋼板和測量輥之間無滑動時，編碼器脈沖數精確反映板長，并根據鋼板設定剪切長度自動控制剪切機的啟動。為彌補機械設備剪切鋼板的局限性，采用前后兩個測量輥通過萬向接軸分別連接兩個編碼器進行長度的檢測，傳動控制部分根據鋼板的長度自動進行速度調節，最后達到精確剪切的要求。 三、 多倍尺自動剪切技術應用介紹 　　3.1剪切技術工藝要求 　　1） 各種鋼板的剪切厚度都應滿足剪機剪切力的要求。用同一剪機剪切不同鋼種的鋼板的最大厚度，可用以下公式換算： 　　 　　式中 ——設計剪切板的抗拉強度; 　　——設計剪切板的最大厚度; 　　——準備剪切板的抗拉強度; 　　——準備剪切板的最大厚度。 　　2） 剪切鋼板時應避開蘭脆溫度。一般鋼板的蘭脆溫度為300℃左右; 　　3） 需帶溫剪切的鋼板，應搶溫剪切，以免剪裂; 　　4） 在剪切鋼板的第一邊時，應以剪直為主要要求，剪切第二邊時，應以長度精度為主要要求; 　　5） 避免兩塊鋼板重疊剪切，鋼板兩邊的剪切量應盡量一致; 　　6） 定寬、定長剪應裝設低溫測溫儀，以補償收縮量。其簡易計算公式為： 　　收縮量﹙mm﹚=溫度值（以百度計）×長或寬（m） 　　3.2剪切技術控制系統原理 　　1） 控制系統硬件組成 　　現場鋼板長度的數據采集使用德國Turck公司的9080系列絕對值編碼器，此類編碼器支持設備級網絡通訊，并且在編碼器上直接提供設備級網絡接口，DeviceNet設備網是采用CAN總線協議的典型的設備級網絡，配置和數據采集的網絡化簡單，并且它是一個開放的網絡系統，具有很好的兼容性能。所以根據實際情況，現場編碼器和CPU采用了 DeviceNet通訊方案。其具體實現如下：在Controllogix控制站機架的插槽上增加一塊1756-DNB通訊模塊，通過通訊電纜1485-P1-A500將相關的編碼器串接在一起，最終接到控制器的1756-DNB通訊模塊上。通過Controllogix系統對編碼器進行組態和通訊，完成控制器對鋼板長度的數據采集。 　　由于新精整線自動化系統中使用的變頻器較多，并且都是參與生產過程控制閉環調節的。變頻器的運行狀態及起停命令及其頻率給定都是通過控制中心（PLC）來下達。同時變頻器安裝的物理位置比較集中（統一在一個電氣控制室內）。如果通過硬線（一個變頻器最少要5根電纜）完成變頻器與控制器之間的信號聯系將有很多缺點和不足：需要大量的施工材料并加大施工的工程量，生產之后帶來的設備維護量大，控制站獲得的信息量小，對變頻器的狀態監視能力減弱;在信號的長距離傳輸時，惡劣的工業現場環境會對信號產生干擾，進而會影響到變頻器的穩定、準確、可靠運行。考慮到以上幾種因素，網絡采用Control Net網絡，該網絡是一種高性能的工業局域網，具有開放性、高效率、多功能、確定性和可重復性、靈活性等特點，并具有強大方便的網絡組態，診斷功能及可靠性。該方式不僅節省了模擬量、數字量信號電纜，并且實現了全數字通訊，充分發揮了控制系統的優勢，最終實現了對控制站對變頻器的智能化監控。自動化系統控制器采用的是ROCKWELL公司的Controllogix系統。變頻器采用的是 1336-FORCE磁場定向控制高性能型變頻器。在Controllogix控制站機架的插槽上加入一塊1756-CNB/D通訊模塊，在每臺變頻器上都加入一塊1203-CN1通訊模塊。通過同軸通訊電纜將相關的變頻器1203-CN1通訊模塊串接在一起，最終接到相關控制器的1756-CNB/D通訊模塊上。通過Controllogix系統對變頻器進行組態和通訊，完成控制器對變頻器的速度和轉矩控制。 　　上位機采用的是EtherNet/IP 工業以太網，它是世界范圍內廣為接受的以太網技術 ，生產者/消費者（Producer / Consumer）網絡服務支持在同一鏈路上完整實現設備組態（configure）、實時控制（control）、信息采集（collect）等全部網絡功能。上位機系統包括操作臺站2臺PC、監控站1臺PC（用于監控變頻器狀態及故障報警等），考慮到網絡速度和性能等方面原因，選用了Rockwell的 PC ,它有占操作臺空間小，性能穩定等優點，實現時只需在Controllogix控制站機架的插槽上加入一塊1756-ENB/A通訊模塊，通過以太網通訊電纜將3臺電腦整合在一個路由器上，最終接到控制器的1756-ENB/A通訊模塊上，完成控制器和上位機的數據交換。 　　多倍尺自動剪切技術硬件組態圖如下： 　　2） 控制系統軟件組成 　　多倍尺剪切技術系統控制思想，是通過編碼器檢測目前鋼板通過的長度反饋回CPU，控制中心和所需剪切的長度數據相比較，對目前變頻傳動進行速度的控制與補償。主要程序控制設計如下圖： 　　其中M表示夾送輥及擺動輥道電機，每個電機都附帶增量式編碼器以實現閉環控制，此設計方式還可以使用T（Limit）數據塊來滿足工藝需要（提高或降低生產線過鋼速度） 　　控制系統軟件部分采用ROCKWELL公司的RSNetworx for Controlnet、 RSNetworx for Devicenet、RSNetworx for Ethernet三大網絡組態軟件，硬件連接好之后進行網絡的規劃，使得相互之間的數據可以正常的相互訪問和調用，控制系統中心采用RSLogix5000進行梯形圖和功能塊的編寫，把編碼器采集的數據進行有效的分析處理、計算之后轉換為速度和轉矩變量傳給變頻器。 　　剪切設備要運行需要一些輔助設備動作指令，比如說測量輪的抬起與落下、加送輥的抬起與落下等等，可以通過RSLogix 5000編程軟件內采用梯形圖來控制動作順序，與功能塊程序相輔相成，來共同完成整塊鋼板的精確剪切。 　　上位機界面的制作采用ROCKWELL軟件包中的RSView Studio界面制作軟件，進入到RSView Studio軟件界面，即可按需要進行編輯,在新建的工程文件中即可進行上位機界面的制作。在多倍尺自動剪切技術中上位機起一個輸入與輸出終端的作用，剪切數據從界面中輸入、同時界面中也反饋出當前各個編碼器檢測回來的鋼板長度，傳動設備的速度等一些關鍵性參數。在上位機中的鋼板數據輸入窗口，操作人員可以在此界面上進行單倍尺、多倍尺、取樣三種剪切模式的設置和數據輸入，即在當前剪切數據當中刀數只有1刀即為單倍尺，超過2刀即為多倍尺。取樣模式為刀數超過2刀，其中至少一刀數據少于80MM。數據的輸入也很簡單，從鍵盤輸入即可，也可以用鼠標雙擊要輸入數據的位置會彈出一軟鍵盤，從中也可以輸入，相對應的上下箭頭可以選擇剪切模式（有取樣、剪切、傳送3種模式），輸入完成后，只需點擊數據提取按鈕即可（操作界面如下圖所示）。所以操作人員很容易進行操作模式的控制，大大減少了勞動強度，提高了生產效率。同時上位機還可以監控現場設備的運行情況，如果發生故障時在上位機中也可以及時發出報警和故障代碼，方便維護人員進行檢查維護。 四、 結束語 　　多倍尺自動剪切技術在應用中解決的工藝和技術難題： 　　1） 實現了把現場重要設備建立網絡并和變頻器、上位機整合成一個網絡控制系統，減少了電氣設備成本和故障率; 　　2） 解決了人為因素對剪切、劃線、取樣等影響鋼板剪切質量的問題; 　　3） 實現了在操作臺自動控制生產設備，節省了大量的人力資源; 　　4） 采用集中控制鋼板剪切，解決了生產線分散、設備繁多等問題。 　　濟鋼中板廠多倍尺自動剪切技術的應用,自2006年5月投入運行至今，系統穩定可靠，其控制功能完全滿足了精整剪切工藝需求。這一技術的成功應用，標志著精整剪切系統控制實現了全自動化。該技術的應用在國內甚至國際上尚屬首例，是老式精整剪切系統改造的重大突破。為今后精整剪切系統的設計及應用改造，積累了寶貴的經驗，具有較強的推廣應用價值。