四辊卷板机的数字控制

四辊卷板机的数字控制第 !期 "总第 #$期 % 机械管理开发 $&&’ 年 $月 ·$#· 四辊卷板机的数字控制杨树平 "长钢机械设备研究设计院山西长治 &()&!! % 【摘要】阐述了四辊卷板机的数控系统及工作原理并介绍了应用 *+,技术对四辊卷板机实现了数控。【关键词】四辊卷板机 *+, 数控【中图分类号】 -.///0 $ 1( 【文献标识码】 2 【文章编号】 !&&/ 3 44/5（$&&’）&! 3 &&$# 3 &$ 图 ! 四辊卷板机工作原理图图 $ 控制系统逻辑构成框图 ...

第 !期 "总第 #$期 % 机械管理开发 $&&’ 年 $月 ·$#· 四辊卷板机的数字控制杨树平 "长钢机械设备研究设计院山西长治 &()&!! % 【摘要】阐述了四辊卷板机的数控系统及工作原理并介绍了应用 *+,技术对四辊卷板机实现了数控。【关键词】四辊卷板机 *+, 数控【中图分类号】 -.///0 $ 1( 【文献标识码】 2 【文章编号】 !&&/ 3 44/5（$&&’）&! 3 &&$# 3 &$ 图 ! 四辊卷板机工作原理图图 $ 控制系统逻辑构成框图图 / 操作台和触摸屏简图引言随着计算机技术的迅猛发展，机床的控制技术应用也日新月异。四辊卷板机在欧洲已经实现了数控，我国四辊卷板机正在向数控方向发展。 ! 卷板机工作原理四辊卷板机主要组成有：上、下、前、后辊、支撑辊和其他辅助机构。在卷制钢板过程中首先通过提升下辊来压紧钢板，然后通过升降前、后辊子调节卷制的半径。前、下、后辊沿着各自轨迹运行（如图中虚线），升降前、下、后辊的动力由液压系统提供。上辊的旋转动力由直流电机提供，通过直流调速器控制上辊旋转速度。在电气控制中各个辊子的位置通过辊子上的编码器反馈。机器工作时下辊压紧上辊，支撑辊压紧下辊，各辊子压力通过压力继电器反馈。触摸屏读取 *+,的反馈信号监视辊子位置和状态。 $ 控制系统硬件系统动力采用三相 " /#& 6，’& 78%交流供电，控制电路通过变压器将 /#& 6转换为 $$& 6，!!& 6供电。控制部件和显示器集中安装在操作台上。直流调速器采用英国欧陆公司 ’9&系列直流数字调速器。控制系统 *+,（可编程控制器）采用 :;<:= ,$&&75 *+,。显示屏采用 ;>-?@2>?7>A94&.:-触摸屏人机界面。显示屏通过标准通讯接口与 ,$&&75 ,*@ 相连接，主要功能是显示机器的运行情况、以及配合操作面板上的功能按钮对机器进行操作。 / 数控的实现系统控制逻辑如图 $。 /B ! 辊子位置检测为了准确的表达前、下、后辊位置，采用绝对式编码器采集数据监视前、下、后辊的位置。监视上辊通过增量式编码器，编码器记录上辊外圆周走过的距离——— 即钢板走过的长度。*+,通过这些编码器采集的数据来确定各个辊当前的位置。支撑辊上升到位通过液压系统设定的压力来确定，当达到设定的压力时，向 *+,发送信息，表示达到目标位。支撑辊下降到位通过限位开关来表示，当达到下限位时，限位开关向 *+,发送信息，表示达到下限位。 /B $ 触摸屏和终端操作机器上各个辊的位置都是通过触摸屏来向使用者显示的，在屏幕上数值框显示各个辊子当前的具体位置。触摸屏还能进行程序编辑、调用和自动生成的操作。*+,通过触摸屏输入的数据进行计算处理，生成程序，并将卷板的全过程显示在触摸屏上。例如图 /中触摸屏的步骤 !表示：将前辊（A辊）升到绝对数值为!$ =CB ! "?@; =CB #$ % ;D,7A=>,A+ ;A=A.D;D=- A=E ED6D+:*;D=- FGH B $&&’ 第 !期 "总第 #$期 % 机械管理开发 $&&’ 年 $月作者简介：杨树平，男，!9)& 年生，大专毕业，工程师。 ·!"· !"#$%&’() *+,-%+) +. /+"% 0+))$%1 2)(-$ 0$3&,4$% 5(,6 78"9&,6 〔:;1-%(’-〕 #$% &’(%)*+,- +.&/).- 010/%( *0 %-,2.),/%34 #$% $,)35,)% 3%0*6& ,&3 0.7/5,)% )%,-*8,/*.& .7 +.&/).- 010/%( ,)% 0/’3*%3 2,0%3 .& ’&3%)0/,&3*&6 .7 /$% 5.)9*&6 :)*&+*:-% .7 7.’) ).--%)0 :-,/% )%5*&3%); /. )%,-*8% &’(%)*+,- +.&/).- 7.) 7.’) ).--%)0 :-,/% )%5*&3%); ,::-1*&6 <=> /%+$&.-.614 〔<$= 3+%41〕 ?.’) ).--%)0 :-,/% )%5*&3%) <=> @’(%)*+,- +.&/).- 图 A <=>对前、下、后辊的反馈控制系统框图图 B 上辊的反馈控制回路图的位置。在操作台上启动程序，机器将按照显示的步骤完成卷板过程。 C4 C 控制回路设计 C4 C4 D 前、下、后辊反馈控制系统如图 A所示。 <=> 通过根据程序要求将给定信号 !) 与反馈信号 !<比较，得出输入信号 !!，将 !!进行 E F G（数字量 F模拟量）转换，然后将转换后的模拟量数据输入到液压系统，液压系统根据接收的数据控制卷板机动作。卷板机通过编码器采集数据，经过 G F E转换，得出 !:，将 !:与给定信号 !)比较，当 !!达到系统要求时，表明辊子达到目标值，停止此步程序。然后继续执行下一步程序。 C4 C4 ! 上辊的反馈控制回路上辊通过直流电机牵引，直流电机通过直流调速器控制，<=>控制直流调速器就可达到控制上辊的目的。 H D I 速度环：直流调速器具有对系统的，触摸屏从 <=>将该数值读出并且显示在屏幕上。当启动程序时，<=>将当前位置的数值与程序目标的数值做比较，然后控制液压机构和直流电机，使辊子上升、下降或者转动，达到目标数值。当辊子达到目标数值时，编码器将数值发送给 <=>，并且显示在触摸屏上。辊子达到目标值后， <=>读取程序下一条命令，向液压机构和直流电机发送信号，控制辊子动作，使达到目标数值，实现自动运行目的。 C4 A4 ! 图形设计根据辊子的运行情况，监视辊子的当前位置，设计监视画面如图 C。根据卷板的要求设计应用程序画面，包括生成程序的画面。即根据钢板实际情况，输入钢板半径、板宽、板长、屈服极限、修正系数和实际要求的形状参数，即可生成卷板过程的程序。同时还包括程序调用，程序存储，程序编辑画面。这些画面将在触摸屏上显示出来，供操作人员使用。本机的程序设计，使用 <=> 编程软件 >N O <).P 6),((%)梯形图语言编程；触摸屏图形设计使用三菱 Q# E%0*6&%)软件设计图形。 A 结束语在实际应用中，该自动控制系统能够正常稳定运行，准确监视辊子位置。达到程序设计的要求，机器完全按照设计者思路运行。但是在实际应用中考虑到钢板的屈服极限不同，卷制的钢板回弹也有所不同。因此在设计时加入修正系数，在提升前辊或者后辊时将该辊位置数值乘以修正系数，增加提升的高度，使钢板在回弹后达到要求卷制的弧度。该四辊数控卷板机是国内第一台数控四辊卷板机，为河北宣化万丰机械有限公司订制。参考文献 R D S 胡寿松 T 自动控制原理 H修订版 I T 北京：国防工业出版社，D""AT R ! S 吴麟 T 自动控制原理 T 北京：清华大学出版社，D""MT R C S U’)./$%)( E)*V%0 =/3T B"MW%)*%0 E> E*6*/,- >.&V%)/%) <).3’+/ X,& ’,-，!MMMT （收稿日期：!MMA O M" O DY）第 D期 H总第 Z!期 I 杨树平：四辊卷板机的数字控制 !MMB 年 !月

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