此生产线以整卷冷轧原板为原料,经过中央段的酸碱处理后,在其表面电镀纯锡,再经软溶化学等处理,最终得到整卷美观、耐腐蚀的镀锡板。该生产线的年产量可达到20万吨以上,最高运行速度400m/min,这是国内最快速度的镀锡生产线。

本项目采用三菱Q25H PLC作为中央控制器,通过QJ71PB92V通讯模块搭载三条Profibus DP网络,分别控制Siemens 6SE70,MM440变频器及Turck BL20模块。整个系统大体来说可分为入侧、中央、出侧三部分
入侧包括两台开卷机,一台焊接机,1#BR驱动辊,入侧活套塔及一些辅助辊。正常生产中开卷机为一用一备,在开卷机和1BR驱动辊上分别装有增量型编码器,用以测量两个辊的对应角速度,由于钢带的连续性使得两个辊的线速度在未发生打滑情况下始终保持一致,因而系统可以根据两者之间角速度的比例关系,由1BR的辊径计算出当前开卷机上的钢卷厚度(即开卷机卷径)。开卷机使用张力控制方式,根据计算出的卷径调整变频器的扭矩给定大小,来使得钢带保持一定的张力值。根据当前卷厚值可计算出当前剩余的钢卷圆环面积,除以板厚值即可得到当前卷剩余的钢带长度。利用公式 ,在已知当前入侧速度v和降速加速度值a的情况下可计算出降速所需的距离S,当钢带的剩余长度接近该距离值时,触发入侧的自动降速过程。当入侧速度降到0后,利用焊接机切断当前卷的钢带并利用自动对中将备用卷钢带快速焊接到当前钢带的尾部,然后可继续启动入侧。在整个降速和焊接过程中,中央及出侧保持运行状态,通过入侧活套塔来缓冲入侧停止造成的无钢带情况,待入侧再次启动时用较高速度再向活套塔中输送预备的钢带。活套塔同样采用张力控制,根据入侧及中央的速度差进行一定量的张力补偿,同时根据活套的位置调整入侧速度与中央速度差值。通过以上的处理,可以达到入侧切换钢卷而无需全线停止的目的,保证了生产的连续性,大大提高产量及生产质量,而且系统自动计算尾部剩余可比人工观测提高精确性及稳定性,节省生产成本及故障发生率。
中央包括3#BR主驱动辊,2#BR张力调整辊及酸处理、碱处理、电镀、化学、软溶、X射线探伤等辅助辊。其中3BR为主驱动,中央生产线速度由该辊确定,其余辅助辊需要和它同步,2BR为张力控制,产生反向张力用以将中央段的钢带绷紧。由于钢带的连续性,辅助辊变频器需要有相应的速度软化曲线(俗称速度下垂),来使得中央的60多个辅助辊可以和3BR的速度相匹配来避免产生擦伤、绞伤。电镀、软溶等工序由相应的单机设备进行处理,需要系统将当前生产卷材的板宽板厚等信息发送给单机设备,由其自动调节相应的处理参数。由于使用DP通讯来控制变频器,可以很方便的观测到各个变频器的运行参数,将各个辅助辊马达的反馈速度,扭矩等参数反映在上位机上,可以方便现场操作人员观测与及时调整每个马达的微调系数,来避免擦伤的发生。同时上位机还可记录相应的升降速及各卷材的参数数据,方便分析故障和改进生产工艺。
出侧包括两台收卷机,4#BR驱动辊,出侧活套塔及一些相应的辅助辊。出侧的主要作用就是将电镀完成后的成品,按照生产需要卷曲成成品卷材。正常生产中有一台收卷机工作,另一台处于备用状态,当生产需要进行分割时,出侧的双面切刀将当前钢带切断并更换辊道,使得钢卷进入备用收卷机的辊道内,并在辅助包爪的作用下包进备用收卷机内,达到一定圈数后包爪打开,由张力控制卷材的卷曲。收卷机的张力控制要比开卷机更为复杂,需要根据不同的卷材来变化张力曲线。收卷机同样需要利用4BR计算已卷曲钢卷的半径,进而控制变频器的扭矩给定,但收卷机张力对于像卷材分量和加速度分量之类的变化补偿值反应更加敏感,需要多次试验来取得一个比较好的参数,同样张力的变化曲线也需要不断地变化调整来得到一个完美的参数,当参数不好的时候容易产生类似卷材塌陷,内部笋状等多种问题。出侧的分割主要分成三种模式:1.入侧焊接头分割。由于入侧不停线直接焊接,故钢卷会产生焊接头,需将其分割出来,否则容易压伤钢卷。在入侧中央出侧共安装了4个熔接部跟踪器,再利用1BR、3BR、4BR辊上安装的旋转编码器计算运行距离,可以很精确的控制熔接头位置,当其到达出侧的时候可以自动完成分割。2.卷取长分割。这种模式下需要出侧根据收卷机已卷曲钢卷的长度到达要求时进行分割处理,卷取长同样利用编码器的圈数乘以4BR的辊径计算得出。3.紧急切割。当发现钢带的镀锡或其它步骤存在比较严重的缺陷或问题时,可以利用紧急切割将存在问题的部分分割出来,以保证整卷材料的品质。出侧的降速分割原理与入侧相似,同样是利用活套塔来保持中央正常运行,只是出侧分割过程中仍需保持20m/min的运行速度,以保持钢带可以继续卷进备用收卷机中。
本条生产线的重点和难点就在于入侧开卷机与出侧收卷机的张力控制,中央各辊的速度调节,以及在分割和焊接等过程中三段速度的匹配,保证生产可以连续平稳的进行。由于产线的运行速度最高可达到400m/min,对于各个方面的控制精度要求更高,钢带的连续性更使得任何一个步骤的故障都可能造成全线停止。该项目对于钢板等相关需要张力控制的领域都有很好的借鉴意义。
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