前言：

　　2011年中國重型機械研究院有限公司為廣東肇慶亞州鋁業有限公司調試了一條自西馬克公司進口的2025mm彩涂線設備，本文對2025mm彩涂生產線中的重要設備—涂機的自動控制系統進行設計分析、探討。

　　2．設備組成：

　　圖一

　　如圖一所示，涂機輥系包括上表面測量輥（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）、下表面測量輥（BSMR）。化學涂層厚度要求控制在0.4～2μm范圍之內，通過調節涂料輥、掛料輥的轉速和方向以及微調帶材與涂料輥/掛料輥之間的位置/壓力來實現。其中各輥傳動選用SIEMENS6SE70逆變器變頻調速，并且每個輥傳動側（DR）及操作側（OP）位置調整均分別配有力士樂飼服電機驅動，飼服驅動器隨時可根據位置或壓力控制信號進行動作調整。

　　3．自動控制系統配置：

　　圖二

　　如圖二所示，涂機飼服傳動系統選用德國力士樂Indradrive飼服驅動器；涂輥壓力檢測選用德國海納（HAEHNE）KMB35（25KN）壓力傳感器及DMA（數字測量放大器）；PLC控制系統采用西門子S7-300帶分布式I/OET200控制方案，PLC與ET200從站、飼服驅動器之間組建PROFIBUSDP網通訊，與HMI人機界面之間的信號傳送采用以太網通訊方式，并通過CP343-1以太網通訊模塊與二級管理機之間建立連接。涂機主操作臺上設有1臺HMI監控操作站，用于對涂機進行監控操作，包括工作狀態顯示、參數設定、故障報警及診斷等。

　　4．人機界面：

　　圖三

　　如圖三所示，涂機運行主畫面設有“HMI”“L2”選擇按鈕；選擇“HMI”模式時，所有操作控制命令與數據均由操作工在觸摸屏上設置完成；選擇“L2”模式時，所有操作控制命令與數據均由L2二級下達。當選擇“HMI”模式時，運行主畫面上設有6個模式選擇按鈕，可分別選擇TSMR、TSPU、TSAP、BSAP、BSPU、BSMR工作在位置閉環控制模式（POSITION）或壓力閉環控制模式（FORCE）。畫面上還分別設有6個輥DR側及OP側位置實際值（mm）和壓力實際值（KN）顯示。

　　位置模式畫面分別設有TSMR、TSPU、TSAP、BSAP、BSPU、BSMR傳動側（DR）及操作側（OP）的位置設定值（mm）和位置實際值(mm)，其中飼服電機位置行程最大范圍為80mm。當選擇位置閉環控制模式時，分別將每個輥子DR側和OP側位置目標值設定好后，按下“位置輸入確認”（POSITIONENTER）按鈕，則飼服驅動自動行駛到相應位置目標值后停止，實現位置閉環控制。

　　壓力模式畫面分別設有TSMR、TSPU、TSAP、BSAP、BSPU、BSMR傳動側（DR）及操作側（OP）的壓力設定值（KN）和壓力實際值(KN)，其中涂料、掛料輥壓力設定最大范圍為10KN，測量輥壓力設定最大范圍為2KN。當選擇壓力閉環控制模式時，分別將每個輥子DR側和OP側壓力目標值設定好后，按下“壓力輸入確認”（FORCEENTER）按鈕，則飼服驅動自動行駛到相應壓力目標值后停止，實現壓力閉環控制。

　　當選擇“HMI”模式時，在“ROLLSPEED”畫面上可分別設定TSMR、TSPU、TSAP、BSAP、BSPU、BSMR主傳動相關參數并實時顯示其運行狀態。首先應分別選擇設置好每個輥子“使能”（ENABLE）信號、“方向”（DIRECTION）信號，并分別設置好“輥徑”（DIAMETER）；當選擇“手動”（MANUAL）模式時，輥子以表面線速度手動設定值（SPEEDSET）旋轉運行；當選擇“自動”（AUTO）模式時，分別設定每個輥子速度因子系數（SPEEDFACTOR），當彩涂機組主線運行時，涂機每個輥子按照機組實際線速度與相應速度系數的乘積旋轉運行。

　　其中：SPEEDSET設定值范圍為0～100m/min；

　　SPEEDFACTOR設定值范圍涂料、掛料輥為0～1.0，測量輥為0～0.5；

　　當涂機主傳動旋轉運行時，每個輥子實際線速度（ACTUALSPEED）及實際負載（ACTUALLOAD）實時顯示在畫面上；同時，涂機機組實際線速度（PROCESSLINESPEED）也實時顯示在畫面上。

　　設備畫面中設有如下按鈕操作：

　　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）；

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

　　TOP側涂頭、BOTTOM側升降輥設有“手動”（MANUAL）及“自動”（AUTO）選擇按鈕。當選擇“手動”時，由操作工在涂機操作控制箱上手動操作TOP側涂頭進退動作和BOTTOM側升降輥升降動作；當選擇“自動”時，兩側動作自動完成。

　　其中：當主線機組運行并無焊縫信號時，TOP側涂頭自動前進至涂料位置，BOTTOM側升降輥自動降至0mm;

　　當主線機組停止或有焊縫信號時，TOP側涂頭自動后退至焊縫位置，BOTTOM側升降輥自動升至150mm.

　　故障畫面上設有急停、測量輥狀態、掛料輥狀態、涂料輥狀態、托盤涂料液位、防護罩狀態等故障報警信息及故障復位按鈕，以便及時發現處理設備故障報警信息。

　　涂機現場操作控制箱上還設有TSMR、TSPU、TSAP、BSAP、BSPU、BSMR輥位置手動調整旋鈕，可對每個輥傳動側、操作側位置進行單獨點動調整，也可兩者同步點動調整。

　　5．PLC硬件組態及飼服傳動參數設置：

　　圖四

　　圖五

　　如圖四、圖五所示，完成PLC硬件組態配置后，打開RexrothIndraworksEngineering軟件，在工程項目中Mastercommunicationsettings目錄下完成飼服驅動裝置與PLC通訊設置，包括通訊地址、波特率、循環時間等。數據交換定義為輸入輸出各5個字，其中PLC向飼服驅動裝置傳輸的數據依次為總線控制字（P-0-4077）、信號控制字（S-0-0145）、位置給定（S-0-0282），第四第五2個字備用；飼服驅動裝置向PLC傳輸的數據依次為總線狀態字（P-0-4078）、信號狀態字（S-0-0144）、位置反饋（S-0-0051），第四第五2個字備用。總線控制字（P-0-4077）中bit0定義為新位置設定觸發位；bit6定義為正向點動；bit7定義為反向點動；bit13～15定義為裝置合閘使能工作。PLC程序中位置設定值(mm)需乘以105倍換算后傳輸給飼服驅動裝置；同理，從飼服驅動裝置讀取位置反饋值時需除以105倍換算后才能得出實際值(mm)。

　　此外，在測量系統/電機編碼器（Measuringsystem/Motorencoder）目錄下,可設置編碼器類型（旋轉型或直線型）以及測量位置范圍等參數;在測量單元（scaling/units）、機械減速比（Mechanicalgear）目錄下設置機械減速比等參數；在Drivecontrol/overview/ModeofMotorControl目錄下，設置為Field-orientedcurrentcontrolwithencoder（帶編碼器的磁場導向電流控制）；在操作模式（operatingmodes）目錄下，設置為Drive-controlledpositioning,lagless,encoder1;在Createpositiondatareference/Datareferencemotorencoder目錄下，點擊SetAbsoluteMeasuring按鈕，則完成編碼器位置清零功能；在優化/試車目錄下（optimization/commissioning）,可選擇快速調試模式（Easystartupmode），設定速度給定值后可直接通過計算機串口控制飼服驅動器；在LocalI/Os目錄下，可設置驅動器裝置端子開關量、模擬量輸入/輸出功能，方便控制使用。

　　6．結束語：

　　廣東亞鋁2025mm彩涂線涂機是目前國內最為先進的涂機設備，自動控制系統自動化程度高，設計選型及功能先進，自投產以來一直可靠運轉，從而保障彩涂線機組高效穩定運行。