劉瑞霞，李光明，張國棟，顧元進(jìn)
(陜西科技大學(xué)咸陽712081)
摘 要：介紹了PLC在電解銅箔生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，主要從生箔機(jī)控制系統(tǒng)變張力，變轉(zhuǎn)距控制方面進(jìn)行了闡述。
關(guān)鍵詞：PLC；控制系統(tǒng)；銅箔；組態(tài)軟件
1引言
靈寶華鑫電解銅箔生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)可分為溶液制備、毛箔生產(chǎn)、表面處理溶液制備、空調(diào)空壓系統(tǒng)。
(1)溶液制備：包括毛箔生成溶液制備及表面處理溶液制備，主要由下料、溶銅、循環(huán)、過濾、熱交換、凈化等構(gòu)成。被控對象有：污液槽、凈液槽、生箔高位槽及生箔溶銅罐等設(shè)備的溫度、液位控制，壓縮空氣及相應(yīng)管道流量的監(jiān)測。
(2)毛箔生成系統(tǒng)：毛箔生成由陰極輥、收卷輥及電解直流供電系統(tǒng)等構(gòu)成。被控對象有：陰極輥轉(zhuǎn)速、收卷力矩控制，生箔機(jī)上液管道流量監(jiān)測，毛箔生產(chǎn)電解電流、電壓監(jiān)測等。
(3)表面處理系統(tǒng)：毛箔生成后對其表面進(jìn)行處理，主要由粗化、固化、酸洗、鍍鋅、防銹、防氧化及漂洗等構(gòu)成。被控對象有：各槽罐液位、溫度、壓縮空氣攪拌控制及相應(yīng)管道流量監(jiān)測，表面處理機(jī)傳動系統(tǒng)控制。
(4)空調(diào)空壓系統(tǒng)：主要由溴化鋰制冷機(jī)、組合式空調(diào)器、空壓機(jī)、貯氣罐、冷卻器以及酸霧凈化塔、水泵等組成，被控對象有：各機(jī)組的啟停、故障狀態(tài)、手自動狀態(tài)、頻率的設(shè)定以及房間的正壓控制。
上述四個系統(tǒng)中，其電氣自動控制主要是：陰極輥轉(zhuǎn)速、收卷輥轉(zhuǎn)速和收卷力矩；各槽液溫度、并通過蒸氣加熱或冷卻水調(diào)節(jié)；壓縮空氣攪拌控制；各管道流量監(jiān)測、毛箔生產(chǎn)中電解電流、電壓監(jiān)測。
電控系統(tǒng)的任務(wù)
電控任務(wù)是電解銅箔生產(chǎn)線重要組成部分之一，是生產(chǎn)線各工步有序進(jìn)行、各工步中設(shè)備協(xié)調(diào)動作的組織者和指揮者。精度控制和邏輯控制是該電控系統(tǒng)的主要任務(wù)。同時，參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)處理及故障報警等也是系統(tǒng)的主要任務(wù)。
2電控系統(tǒng)的控制原理
2．1控制原理
根據(jù)以上原則，電控系統(tǒng)的邏輯控制及精度部分采用高可靠的PLC控制，所有按鈕、行程開關(guān)、光電開關(guān)以及其他保護(hù)信號均直接單獨(dú)進(jìn)入PLC輸入口，電機(jī)和氣閥的控制由PLC輸出口經(jīng)繼電器隔離后驅(qū)動，并在觸摸屏操作面板TP27上顯示故障，同時在該操作面板上具有參數(shù)輸入功能，可隨時方便地修改設(shè)備參數(shù)。整個系統(tǒng)硬件構(gòu)成清晰明了，可靠性高，維修方便，邏輯控制由PLC的CPU完成，軟件邏輯免維護(hù)。在工作站上，可以對該系統(tǒng)設(shè)備的工作狀態(tài)、工作參數(shù)、實(shí)際運(yùn)行參數(shù)、參數(shù)記錄等進(jìn)行監(jiān)視及打印報表輸出等。
2．2系統(tǒng)說明及構(gòu)成
本電氣控制系統(tǒng)要求可靠性高，適用性強(qiáng)，控制參數(shù)復(fù)雜，控制點(diǎn)數(shù)量巨大達(dá)到860多點(diǎn)。有槽液溫度監(jiān)控、電流監(jiān)控、流量顯示監(jiān)控、液位監(jiān)控、陰極輥轉(zhuǎn)速監(jiān)控、收卷輥轉(zhuǎn)速和力矩監(jiān)控等諸多參數(shù)。既有電參數(shù)監(jiān)控，又有熱功參數(shù)監(jiān)控，還有陰極輥、收卷輥和表面處理高頻開關(guān)電源通訊監(jiān)控及生箔機(jī)直流電源通訊。現(xiàn)分別說明。
(1)生箔機(jī)電氣傳動控制系統(tǒng)
生箔機(jī)陰極輥采用2．2KW直流電機(jī)拖動，直流電機(jī)帶有直流測速電機(jī)和冷卻風(fēng)機(jī)，采用英國歐陸公司的直流調(diào)速裝置數(shù)字590+，精確完成陰極輥的速度控制，使陰極輥轉(zhuǎn)速無靜差。牽引輥采用帶有電磁調(diào)速電機(jī)拖動，變頻器選擇瑞士ABB公司的矢量型變頻器，通過PLC中的張力控制功能塊(FC)進(jìn)行卷徑計算，調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率，同時可調(diào)節(jié)電磁調(diào)速電機(jī)的電流，實(shí)現(xiàn)收卷輥張力控制。避免在收卷過程中產(chǎn)生撓動等現(xiàn)象。系統(tǒng)在生箔機(jī)的現(xiàn)場操作站中設(shè)有觸摸屏，用來顯示陰極輥的轉(zhuǎn)速、收卷張力、電解電流和電壓、電解液流量等參數(shù)，同時可以完成陰極輥的啟動、停止以及轉(zhuǎn)速給定，收卷輥的啟動、停止以及張力給定，電解電流、電壓等工藝參數(shù)的給定。各項(xiàng)參數(shù)通過現(xiàn)場總線傳送到上位計算機(jī)監(jiān)控。控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1
(2)生箔溶液制備和表面處理溶液制備電氣傳動控制系統(tǒng)
生箔溶液制備系統(tǒng)輸液泵的電機(jī)拖動均選用西門子公司的軟啟動器，使得電機(jī)啟動時電流能保持平穩(wěn)，并保護(hù)發(fā)電機(jī)，同時消除了當(dāng)電機(jī)啟動時對電網(wǎng)電壓的干擾和對泵產(chǎn)生的機(jī)械沖擊。本系統(tǒng)選用插桿電容式液位變送器來控制各個槽的溶液液位；電磁流量計來監(jiān)控溶液的流量；溫度變送器對溫度檢測并反饋到控制系統(tǒng)，并選用氣動二通蒸汽閥及冷卻水電動兩通調(diào)節(jié)閥來精確完成對溶液及表面處理液的加熱和冷卻過程，以達(dá)到其嚴(yán)格溫度控制要求。選用渦接流量計以監(jiān)測壓縮空氣的流量。
為了過程控制的安全可靠，應(yīng)保證控制系統(tǒng)和分布在現(xiàn)場的傳感器和執(zhí)行器之間的記號傳輸無故障并且不失真，尤其是小功率的模擬信號在工業(yè)環(huán)境所存在的感性和容性干擾下，會受一定影響。因此以上的現(xiàn)場模擬信號應(yīng)通過訊號隔離器(符合IEC801-4標(biāo)準(zhǔn))，從而提供一條可靠的傳輸通道。
輸送泵的啟、停，溶液的液位以及溫度控制都可以用觸摸屏人機(jī)接口進(jìn)行在線設(shè)定并將數(shù)據(jù)傳送到中央監(jiān)測PC機(jī)中進(jìn)行存儲或統(tǒng)計分析?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2
2．3系統(tǒng)組態(tài)
系統(tǒng)的基礎(chǔ)自動化控制裝置選用西門子公司S7-300系列可編程控制器、觸摸屏人機(jī)接口TP27并通過工業(yè)現(xiàn)場總線PROFIBUS-DP組成局域網(wǎng)。高效、可靠的完成系統(tǒng)的過程控制和邏輯控制及向上位機(jī)傳輸數(shù)據(jù)。選用觸摸屏人機(jī)，方便了現(xiàn)場工藝參數(shù)的監(jiān)測和設(shè)定，并能動態(tài)顯示各設(shè)備的工作狀態(tài)。采用美國DELL計算機(jī)作上位機(jī)，采用西門子WinCC視窗控制中心進(jìn)行控制和監(jiān)測，完成對整個生產(chǎn)線重要工藝參數(shù)監(jiān)測、分析和存儲(并預(yù)留和全廠物流、能源管理網(wǎng)絡(luò)的通訊接口)，并能優(yōu)化各工藝參數(shù)。和工藝技術(shù)人員合作提供多套最佳工藝參數(shù)的運(yùn)行程式等，能夠?qū)ο到y(tǒng)各個裝置提供各種報警保護(hù)功能、故障監(jiān)測功能、保護(hù)并顯示可能的故障位置。如系統(tǒng)出現(xiàn)意外將系統(tǒng)的損失降到最小。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成
3結(jié)論
該控制系統(tǒng)填補(bǔ)了目前國內(nèi)銅箔生產(chǎn)依靠傳統(tǒng)的儀表控制控制水平低尤其是生箔機(jī)控制系統(tǒng)變張力，變轉(zhuǎn)距控制，改變了以往需要操作人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)、自行調(diào)整，使收卷質(zhì)量穩(wěn)定性較差的狀況。
該系統(tǒng)同時也開創(chuàng)了多種協(xié)議的產(chǎn)品如生箔機(jī)，直流電源及后處理高頻開關(guān)電源同時集成在profibus總線下的先例。
參考文獻(xiàn)：
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：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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