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1、北京科技大学成人教育1第第 1 1 章章 概概 述述近几年随着经济的发展，市场对钢板的性能与规格有了更新的要求，促使钢板的冷轧工艺在我国迅速发展。它主要将热轧后的钢卷通过冷轧机组进行连续冷轧，使得板带性能更好，达到更薄的规格。1.11.1 总体描述总体描述为了改善冷轧钢卷的机械性能，通常钢卷需要进行罩式退火处理，板带在应力消除的同时还产生了不同程度的弯曲、浪形、镰形和歪热的塑性变形，这在成为合格产品之前，都必须采用矫正加工， 后需对板带硬化及消除应力后的卷板进行平整处理。而钢卷准备装置是在平整之前将钢卷被绑带压出压痕的最外圈剪去，并将带头处理便于穿带。钢卷准备装置主要由钢卷准备轴，板带压下辊，
2、带铲头的导板台，夹送辊和三辊平整单元，分切剪，废料斗等组成。1.21.2 工艺流程工艺流程当钢卷从钢卷小车成功地卸到准备站的芯轴上，芯轴膨胀并且板带压下辊压下。然后操作人员手动提升导板台，前伸铲头，将板带头定位在板带压下辊和铲头之间，准备穿带。之后启动程序穿带、剪切自动顺序步：开卷机和板带压下辊合力穿带至夹送辊，夹送辊压下，抬起板带压下辊并缩回铲头，之后开卷机和夹送辊合力穿带至分切剪，板带停止，带头被平头剪切掉，前移，切割被自动重复，直到设定的切割数量被执行完。检查完钢卷之后，启动钢卷重卷自动步：压下上矫直辊、压下板带夹送辊，通过开卷机和板带压下辊和夹送辊合力重卷钢卷至带头到上矫直辊位置，上矫
3、直辊压下使带头上翘，为下一步平整开卷做好准备。夹送辊抬起，定位带头在钢卷上在时钟12 点的位置，缩回铲头、降低导板台，继续重卷钢卷到时钟 16 点的位置，自动重卷钢卷结束。可以将钢卷移出进行下一环节的处理。北京科技大学成人教育2第第 2 2 章章 功能描述功能描述钢卷准备装置主要由钢卷准备轴，板带压下辊，带铲头的导板台，夹送辊和三辊平整单元，分切剪，废料斗等组成。下面对各部分的功能进行详述。2.12.1 钢卷准备装置示意图钢卷准备装置示意图图 2-1 钢卷准备装置总体示意图2.22.2 卷准备轴单元卷准备轴单元2.2.12.2.1 卷准备轴卷准备轴卷准备轴由一个变频调速的电机驱动，逆时针转动将
4、钢卷开卷，和板带压下辊和夹送辊合力将带头送进平头剪，待钢卷外圈板带剪去后，再通过其顺时针旋转转将带钢重新卷好。芯轴。钢卷提升小车将钢卷运送到芯轴位置后，芯轴通过膨胀接受钢卷，小车下降移走。当钢卷带头处理完，钢卷重新卷好后，芯轴通过收缩将钢卷又放置到钢卷提北京科技大学成人教育3升小车上运走。准备轴上装着一个可旋转的液压缸，芯轴的膨胀和收缩就是通过一个两位电磁阀控制这个液压缸实现的。同时有两个压力开关用来监控并显示芯轴膨胀和收缩的情况。图 2-2 芯轴平面布置及检测元件布置图扇形段定位。为均衡钢卷从小车卸到芯轴上对芯轴扇形段产生过多的机械压力，扇形段进行了竖直方向的定位，也就是要求芯轴在接受钢卷时
5、，扇形段在竖直位置，我在这个竖直位置设了一个接近开关，当活动的那个扇形段第一次通过这个接近开关，就降速到 1/5 的点动速度，当规定扇形段第二次通过限位开关则停止。图 2-3 扇形段平面布置及检测元件布置图卷准备轴的电机负责着钢卷的主要传动任务。电机上安装着制动器，为实现抱闸功能；此外为了精确测量板带的速度，同时测量带头的剪切长度，我们在电机尾部还北京科技大学成人教育4安装了一个旋转速度脉冲编码器。2.2.22.2.2 板带压下辊板带压下辊板带压下辊主要是防止板带外圈在板带头穿进夹送辊及矫直单元期间板带外圈散开。在卸卷时，钢卷被小车移走，板带压下辊则抬起了。板带压下辊由液压缸驱动，它的抬起和压
6、下由一个两位电磁阀控制液压缸实现。为了检测抬起位置我在此安装了一个接近开关。2.32.3 导板台单元导板台单元 导板台和安装在一起的铲头配合来铲开被放在膨胀的芯轴上的钢卷的最外层，并通过其将板带送入夹送辊和直头单元中。为此一旦卷准备轴接下钢卷小车送来的钢卷，导板台就从提升位置降下来，同时铲头伸出到钢卷上，在钢卷顺时针（操作侧）旋转时，铲头将将带头铲开，并通过导板台送进夹送辊和直头单元中。当钢卷带头处理好并从新缠到准备轴上后，铲头缩回，导板台又提升到准备位置了。导板台的提升和下降由一个两位电磁阀控制一个液压缸实现。导板台的提升位置由一个接近开关检测。铲头的缩进和伸出也由一个两位电磁阀控制一个液压
7、缸实现。缩进位置由一个接近开关检测。2.42.4 夹送辊和三辊矫直单元夹送辊和三辊矫直单元此单元的四个辊由同一个变频调速电机通过一个齿轮箱驱动，通过变频器的反馈使这种驱动成为可控的。穿带时，上夹送辊在抬起位置，板带进入后上夹送辊被压下，和准备轴合力将带头前移到平头剪中。上矫直辊是用来使板带在穿带时保持水平。只有在板带头通过了下矫直辊，上矫直辊才被压下。钢卷带头被切掉准备重新卷起时，上水平辊有一个下压调整，这个参考值由板带的功能参数来决定，当板带经过下矫直辊时上矫直辊根据这个调整值的设定压下，使带头轻微上翘。之后上矫直辊再次被抬起。这样就完成带头矫直过程。为了实现板带的同步，在此单元的电机上安装
8、在一个脉冲编码器，板带的实际速度由这个编码器测得。上夹送辊的抬起和压下由一个两位电磁阀控制一个液压缸实现，为了实现上夹送辊的抬起位置和落下位置检测，分别设一个接近开关检测。上矫直辊的提升和压下则是通过一个比例电磁阀控制液压缸实现的。上矫直辊的抬升和压下位置则由另一个安装在此单元顶部框架上的位置编码器检测的。北京科技大学成人教育52.52.5 平头剪单元平头剪单元在夹送辊和矫直单元的后面是平头剪单元。为了安全和剪切质量考虑，当板带头被送运至剪切位置，只能当板带停止时，剪切才能执行。而且从控制的观点“打开”的命令优先于“切下”的命令，当“切下”的命令被打断，剪子就退回到它的初始位置了。剪切及打开过
9、程如下：剪切时，上剪刃先向下动作到一个机械停止位置，然后下剪刃才开始向上动作，在下剪刃的最高位置两个剪刃完全交迭，此时顶部接近开关感应，剪切完成了。当打开时，下剪刃先向下动作至其底部位置（机械停止） ，然后上剪刃再抬起到其顶部位置。剪切的长度和刀数由操作人员根据情况在现场的操作台设定好，实际的剪切长度则由安装在夹送辊和三辊矫直单元电机上的脉冲编码器测得的，当剪切的过程被自动的重复到想要达到的剪切数量，剪切过程就完成了。剪刃的切下和打开是靠液压驱动的，两个两位电磁阀控制两个液压缸完成了切下和打开的动作。剪刃的打开和切下位置各设一个接近开关，检测下剪刃的底部位置设第三只限位开关来检测。图 2-4
10、平头剪平面示意及检测元件布置图北京科技大学成人教育62.62.6 废料斗废料斗由剪切过程所产生的板带废片被收集在废料斗里。废料斗被设计成两个。当废料斗被装满时，它被移开，另一只废料斗移到接收废料位置，满废料斗等待被吊走倒掉再放回来待用。两个废料斗都能被向前和向后移动，它们的前移和后退由一个两位电磁阀控制一个液压缸实现，两头的终点位置则分别设立两个接近开关检测。图 2-5 废料斗平面示意及检测原件图北京科技大学成人教育7第第 3 3 章章 可编程控制器的选择可编程控制器的选择以往的电气控制装置主要采用继电器、接触器或电子元件来实现，由连接导线将这些器件按照一定的工作程序组合在一起，以完成一定的控
11、制功能，这种控制叫做接线程序控制。接线程序控制的电气装置体积大，生产周期长，接线复杂，故障率高，可靠性差。控制功能略加变动，就需重新组合、改变接线。随着控制技术的发展，可编程序控制器广泛地应用于工业控制。它通过用户存储的应用程序来控制生产过程，具有可靠性高、稳定性和实时处理能力强的优点。可编程序控制器是把计算机技术与继电器控制技术有机结合起来，为工业自动化提供的几乎完美的现代化自动控制装置。3.13.1 可编程控制器（可编程控制器（PLCPLC）自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable LogController，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC 得到了快
12、速发展，在世界各地得到了广泛应用。可编程控制器是一种专为在工业环境下应用而设计的计算机控制系统。它采用可以编程序的存储器，用来执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算等操作功能，并通过数字量或模拟量的输入和输出完成各种机械或生产过程的控制。它具有丰富的输入、输出接口，并且具有较强的驱动能力，其硬件需根据实际需要选配，软件则根据控制的要求进行设计。PLC 的工作过程一般可分为三个主要阶段：输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段，入下图所示。北京科技大学成人教育8图 3-1 PLC 的工作过程3.23.2 可编程控制器可编程控制器(PLC)(PLC)的现状的现状3.2.1 可编程控制技术在工
13、业控制中的应用现代钢铁生产中，传统的手动操作已远远不能获得好的控制品质。目前在电气控制领域国内外普遍采用 PLC。特别是最近几年的冶金行业中，PLC 以其在工业恶劣环境下仍能高可靠性工作及抗干扰能力强的特点而获得更为广泛的使用。PLC 将电控(逻辑控制)、电仪(过程控制)和电结(运动控制)这三电集于一体，可以方便、灵活地组合成各种不同规模和，以适应各种工业控制的需要。由于 PLC 是专为工业控制而设计的，其结构紧密、坚固、体积小巧，是实现机电一体化的理想控制设备。随着微电子技术的快速发展，PLC 的制造成本不断下降，而其功能却大大增强。在先进工业国家中 PLC 已成为工业控制的标准设备，应用几
14、乎覆盖了所有工业企业，日益跃居现代工业自动化三大支柱(PLC、ROBOT、CAD/CAM)的主导地位。可编程序控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术控制技术通信技术等高新技术，而在近年发展极为迅速，应用面极广的一类工业控制装置。大量的实践证明，可编程序控制器不仅可以作为单一的机电控制设备，而且作为通用的自动控制装置，它也被用于过程工业的自动控制。可编程序控制器自诞生后，就受到工业界的欢迎。目前在世界先进工业国家，可编程序控制器己成为工业控制的标准设备。它的应用几乎覆盖了所有的工业企业。显然可编程序控制器已成为当今世界的潮流作为工业自动化三大支柱(可编程序控制器技术、机器人、计算机辅助设计与
15、制造)之一的可编程序控制器术将会跃居主导地位。3.2.2 可编程序控制器发展的特征可编程序控制器的发展与计算机技术、半导体集成技术、控制技术、数字技术、通信技术、网络技术等高新技术的发展息息相关。可编程序控制器发展的特征表现在下列几方面。 功能的发展。可编程序控制器从简单的逻辑运算功能，发展到数据传送、数据比较、数据运算，直到通信功能；从 1 位处理器发展到 8 位直到 16 位、32 位，存储容量也有相应的扩展。适应控制要求。随着控制要求的提高，对控制的精度和功能的要求也有了提高，采用简单的逻辑运算已不能满足过程控制的要求，从而开发了运算功能较强的数字运北京科技大学成人教育9算等功能。随着对
16、运算速度的要求提高，对处理器的运算速度和存储器容量也提出了更高的要求。推动了计算机技术的发展，同时又得益于计算机技术的发展，使可编程序控制器上了一个等级。因此可编程序控制器的发展是适应了过程发展的要求而发展的。它的发展是其他高新科学技术发展的产物，同时推动了其他科学技术的发展适应工业环境的要求。可编程序控制器与通用计算机的一个重要区别就是：可编程序控制器能应用在恶劣的工业环境也正是由于它的环境适应性强才使它得到广泛的工业运用。3.2.3 可编程序控制器的特点和优势可编程序控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外围设备都应该按照易于与控制系统形成一个整体易于扩展其功能的原则而设计。可编程序控制器的特点:PLC 的设计思想是：尽可能地利用当前先进的计算机技术去满足工业生产用户的实际需要。因此它具有以下各种对用户至关
