劉瑞霞，李光明，張國棟，顧元進
(陜西科技大學咸陽712081)
摘 要：介紹了PLC在電解銅箔生產線的控制系統(tǒng)中的應用，主要從生箔機控制系統(tǒng)變張力，變轉距控制方面進行了闡述。
關鍵詞：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線的控制系統(tǒng)可分為溶液制備、毛箔生產、表面處理溶液制備、空調空壓系統(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備的溫度、液位控制，壓縮空氣及相應管道流量的監(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)等構成。被控對象有：陰極輥轉速、收卷力矩控制，生箔機上液管道流量監(jiān)測，毛箔生產電解電流、電壓監(jiān)測等。
(3)表面處理系統(tǒng)：毛箔生成后對其表面進行處理，主要由粗化、固化、酸洗、鍍鋅、防銹、防氧化及漂洗等構成。被控對象有：各槽罐液位、溫度、壓縮空氣攪拌控制及相應管道流量監(jiān)測，表面處理機傳動系統(tǒng)控制。
(4)空調空壓系統(tǒng)：主要由溴化鋰制冷機、組合式空調器、空壓機、貯氣罐、冷卻器以及酸霧凈化塔、水泵等組成，被控對象有：各機組的啟停、故障狀態(tài)、手自動狀態(tài)、頻率的設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：陰極輥轉速、收卷輥轉速和收卷力矩；各槽液溫度、并通過蒸氣加熱或冷卻水調節(jié)；壓縮空氣攪拌控制；各管道流量監(jiān)測、毛箔生產中電解電流、電壓監(jiān)測。
電控系統(tǒng)的任務
電控任務是電解銅箔生產線重要組成部分之一，是生產線各工步有序進行、各工步中設備協(xié)調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。同時，參數設置、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控、數據處理及故障報警等也是系統(tǒng)的主要任務。
2電控系統(tǒng)的控制原理
2．1控制原理
根據以上原則，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、光電開關以及其他保護信號均直接單獨進入PLC輸入口，電機和氣閥的控制由PLC輸出口經繼電器隔離后驅動，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輸入功能，可隨時方便地修改設備參數。整個系統(tǒng)硬件構成清晰明了，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。在工作站上，可以對該系統(tǒng)設備的工作狀態(tài)、工作參數、實際運行參數、參數記錄等進行監(jiān)視及打印報表輸出等。
2．2系統(tǒng)說明及構成
本電氣控制系統(tǒng)要求可靠性高，適用性強，控制參數復雜，控制點數量巨大達到860多點。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、陰極輥轉速監(jiān)控、收卷輥轉速和力矩監(jiān)控等諸多參數。既有電參數監(jiān)控，又有熱功參數監(jiān)控，還有陰極輥、收卷輥和表面處理高頻開關電源通訊監(jiān)控及生箔機直流電源通訊?，F分別說明。
(1)生箔機電氣傳動控制系統(tǒng)
生箔機陰極輥采用2．2KW直流電機拖動，直流電機帶有直流測速電機和冷卻風機，采用英國歐陸公司的直流調速裝置數字590+，精確完成陰極輥的速度控制，使陰極輥轉速無靜差。牽引輥采用帶有電磁調速電機拖動，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)進行卷徑計算，調節(jié)變頻器輸出頻率，同時可調節(jié)電磁調速電機的電流，實現收卷輥張力控制。避免在收卷過程中產生撓動等現象。系統(tǒng)在生箔機的現場操作站中設有觸摸屏，用來顯示陰極輥的轉速、收卷張力、電解電流和電壓、電解液流量等參數，同時可以完成陰極輥的啟動、停止以及轉速給定，收卷輥的啟動、停止以及張力給定，電解電流、電壓等工藝參數的給定。各項參數通過現場總線傳送到上位計算機監(jiān)控?？刂葡到y(tǒng)結構如圖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)輸液泵的電機拖動均選用西門子公司的軟啟動器，使得電機啟動時電流能保持平穩(wěn)，并保護發(fā)電機，同時消除了當電機啟動時對電網電壓的干擾和對泵產生的機械沖擊。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，以達到其嚴格溫度控制要求。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，應保證控制系統(tǒng)和分布在現場的傳感器和執(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。因此以上的現場模擬信號應通過訊號隔離器(符合IEC801-4標準)，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接口進行在線設定并將數據傳送到中央監(jiān)測PC機中進行存儲或統(tǒng)計分析。控制系統(tǒng)結構如圖2
2．3系統(tǒng)組態(tài)
系統(tǒng)的基礎自動化控制裝置選用西門子公司S7-300系列可編程控制器、觸摸屏人機接口TP27并通過工業(yè)現場總線PROFIBUS-DP組成局域網。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傳輸數據。選用觸摸屏人機，方便了現場工藝參數的監(jiān)測和設定，并能動態(tài)顯示各設備的工作狀態(tài)。采用美國DELL計算機作上位機，采用西門子WinCC視窗控制中心進行控制和監(jiān)測，完成對整個生產線重要工藝參數監(jiān)測、分析和存儲(并預留和全廠物流、能源管理網絡的通訊接口)，并能優(yōu)化各工藝參數。和工藝技術人員合作提供多套最佳工藝參數的運行程式等，能夠對系統(tǒng)各個裝置提供各種報警保護功能、故障監(jiān)測功能、保護并顯示可能的故障位置。如系統(tǒng)出現意外將系統(tǒng)的損失降到最小。系統(tǒng)的網絡構成
3結論
該控制系統(tǒng)填補了目前國內銅箔生產依靠傳統(tǒng)的儀表控制控制水平低尤其是生箔機控制系統(tǒng)變張力，變轉距控制，改變了以往需要操作人員根據經驗、自行調整，使收卷質量穩(wěn)定性較差的狀況。
該系統(tǒng)同時也開創(chuàng)了多種協(xié)議的產品如生箔機，直流電源及后處理高頻開關電源同時集成在profibus總線下的先例。
參考文獻：
［1］張軍鋒．電解銅箔［Ｊ］．電器工廠設計，1997，(4):23-26
［2］王花華．上膠電解銅箔生產工藝討論［Ｊ］．甘肅有色金屬，1997，(3):25-27
［3］王桂芳．棒材生產線的微張力控制系統(tǒng)［Ｊ］． 煉鋼科技與管理，2002
：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
