30飞剪的PLC控制及其失控的解决措施
日期：2009-11-30 9:23:07 点击：
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摘 要
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介绍了新钢一线厂30飞剪的PLC控制过程，及其失控制现状，分析了与电气故障有关的各种失控原因，并分别提出了相应的解决办法，提高了飞剪的作业率。
关键词
30飞剪；PLC控制；失控现象；原因分析；解决措施
30飞剪对从中轧14#架出来进入精轧机的红钢进行切头切尾及精轧堆钢时碎断红钢，对红钢在
精轧的顺利轧制起着重要作用。30飞剪失控所造成的堆钢及碎断影响轧制节奏，造成坯料的浪费，对轧钢的成材率有较大的影响。因此有必要对30飞剪的失控原因进行分析，并提出解决办法。
1 30飞剪PLC的控制过程
1.1 30飞剪梯形图
30飞剪采用FX2—80MR型PLC控制，用于对红钢的切头切尾及碎断，PLC控制梯形图如园1所示。其中：X3为飞剪前光电信号，X23为刀片剪钢后限位信号，X24为刀片剪完钢后停止位限位信号，X25为手动切头信号，X30为自动切头尾信号，Y0为离合器启动电磁阀，Y1为离合器制动电磁阀。
1.2 PLC控制过程
飞剪剪钢时，因惯性要先制动离合器，再启动离合器，其时差不大于1秒，否则剪钢时刹不住车，造成连剪。
（1） 自动切头 在有钢通过飞剪前光电管时，光电信号X3导通，飞剪离合器制动电磁阀Y1导通，同时延时0.11秒后飞剪离合器启动电磁阀Y0导通，飞剪切头。刀片的旋转使得刀片限位X23 X24先后导通瞬时（其时间为感应铁片通过限位的时间），PLC内部继电器M23 M24也先后导通并自保，使得离合器电磁阀Y0 Y1先后断开，为下一次剪钢作准备。刀片限位X23 X24通过内部继电器M23 M24来控制一根钢通过飞剪时只剪切一次钢头（尾）。手动切头则与光电信号X3无关。
飞剪自动切尾与自动切头基本相同，只是切尾是在飞剪前光电信号X3断开后延时0.21秒后切尾。
（2） 飞剪连剪 其操作方式有两种，一种自动方式是在全线自动时，若有轧机跳闸、夹送辊吐丝机跳闸及轧机内堆钢、轧机夹送辊间堆钢信号且飞剪前有钢，光电信号X3导通时，形成连剪信号（M0导通），飞剪连剪。另一种手动方式是在手动连剪信号X35或手动卡断剪信号X36导通时，飞剪前来钢，光电信号X3导通时飞剪连剪。
2 30飞剪失控的现状及其原因分析
目前30飞剪失控与电气故障有关的主要有以下几类：飞剪不切、飞剪连剪、飞剪中间剪切、飞剪封门等。针对飞剪失控的现状，分别分析其原因如下：
（1） 飞剪不切 如果手动制动、启动离合器气动电磁阀能切，则可判定为电气上的故障。可能原因：飞剪前光电管X3及其继电器坏或光电管对位不准、气动电磁阀线圈坏、输出中间继电器坏等。
（2） 飞剪连剪 如果飞剪刹车片完好，则可判定为电气故障。可能原因：接近开关（限位）松动或损坏、限位盘（感应铁片）松动、轧机后光电管X7及其继电器坏或光电管对位不准。
（3） 飞剪中间剪切 飞剪在红钢中间剪切主要是电气故障。可能原因：飞剪前光电管X3对位不准及红钢抖动、光电管（继电器）坏、光电继电器触点接触不好等。
（4） 飞剪封门 若气压正常，机械方面刹车片、气动电磁阀完好的情况下，有可能接近开关（限位）X23 X24松动或损坏、限位盘（感应铁片）松动，飞剪剪切后，刀片停位不好，造成飞剪封门。
3 解决措施
从以上各种失控原因分析，可看出若系元器件损坏引起，只能靠及时更换，减少故障时间。如限位盘松动、光电管对位不准等原因引起，则只能靠加强点巡检，减少人为故障。光电信号抖动及限位开关性能不好是引起飞剪连剪、中间剪切、封门等的主要原因，解决飞剪失控的办法，主要从电气设计不合理、PLC程序编制不合理等方面着手改进。
3.1 针对光电信号抖动造成飞剪中间剪切，解决办法可以从改进PLC编程及改装光电继电器触点两方面着手解决。
（1） 对光电信号抖动，可以在原PLC程序中加入防抖程序（如图2所示），将M100、M101、M102常开点分别代替原程序中的飞剪前光电信号X3、 轧机前光电信号X6、轧机后光电信号X7的常开点。在红钢抖动（光电信号X3、X6、X7，瞬时断开1秒内），不影响PLC对飞剪的控制。因为进精轧区的两根钢间隔时间较短，故抖动时间设置不能太长，据现场实际整定为1秒。
（2） 为保证光电信号的检测准确可靠，可将现有的光电继电器的触点进行改装，具体如下：将三副常开触点并在一起，引出至接线端，改变现有的一个继电器只用一副常开点，提高了光电输入信号的可靠性，从而降低飞剪失控的发生。
3.2 针对接近开关（限位）X23 X24的故障引起的连剪及封门，解决办法可以从改变接近开关（限位）接入PLC输入端及用编程器监控限位的工作状态两方面着手解决。
（1） 现有刀片剪毕位限位X23 刀片剪毕停止位限位X24接入PLC的普通输入端，因飞剪剪切速度（限位盘转动）快，当限位X23 X24性能不好或限位距感应铁片位置稍远时，PLC有可能接收不到限位的输入信号。为了确保PLC能可靠地接收限位信号，需将限位X23 X24由普通输入端改接为高速输入端X0 X2（其输入频率为10KHZ），确保限位信号输入PLC 可靠而不丢失。
（2） 充分利用编程器的监控功能，对输入PLC的限位信号进行监控。按编程器的“MNT/TEST”键，使编程器处在监控M工作方式下，对限位输入信号（也可对光电输入信号）进行监控，及时准确地对限位（接近开关）性能的好坏做出判定，对性能不好的接近开关，可作预测，及时发现隐患，便于在故障发生前处理隐患，减少飞剪连剪及封门故障。
3.3 改变飞剪电机（由变频器调速）的转速即可改变剪切速度，可适当调节切头切尾的长度。这对于调整因气压不稳而导致的切头切尾长度的同步变化非常有效。
（1） 当切头长度变长，切尾长度变短，可适当升高变频器的运行频率，使飞剪剪切速度加快，从而减短切头长度，加长切尾长度。
（2） 当切头长度变短，切尾长度变长，可适当降低变频器运行频率，使飞剪剪切速度降低，从而加长切头长度，减短切尾长度。
4 结束语
通过以上几项改进措施，基本上可以使电气设计上的不合理及PLC程序上的不足所造成的30飞剪失控现象消除，大大提高30飞剪的作业率。减少30飞剪失控所造成的堆钢及碎断，提高了成材率。但一些元器作损坏、自然及人为因素（如光电管没对准而检测不到红钢信号）所造成的失控，仍需靠加强点巡检及各方面的配合才能减少。
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介绍了新钢一线厂30飞剪的PLC控制过程，及其失控制现状，分析了与电气故障有关的各种失控原因，并分别提出了相应的解决办法，提高了飞剪的作业率。
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关键词
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30飞剪；PLC控制；失控现象；原因分析；解决措施
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30飞剪对从中轧14#架出来进入精轧机的红钢进行切头切尾及精轧堆钢时碎断红钢，对红钢在
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精轧的顺利轧制起着重要作用。30飞剪失控所造成的堆钢及碎断影响轧制节奏，造成坯料的浪费，对轧钢的成材率有较大的影响。因此有必要对30飞剪的失控原因进行分析，并提出解决办法。
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1 30飞剪PLC的控制过程
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1.1 30飞剪梯形图
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30飞剪采用FX2—80MR型PLC控制，用于对红钢的切头切尾及碎断，PLC控制梯形图如园1所示。其中：X3为飞剪前光电信号，X23为刀片剪钢后限位信号，X24为刀片剪完钢后停止位限位信号，X25为手动切头信号，X30为自动切头尾信号，Y0为离合器启动电磁阀，Y1为离合器制动电磁阀。
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1.2 PLC控制过程
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飞剪剪钢时，因惯性要先制动离合器，再启动离合器，其时差不大于1秒，否则剪钢时刹不住车，造成连剪。
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（1） 自动切头 在有钢通过飞剪前光电管时，光电信号X3导通，飞剪离合器制动电磁阀Y1导通，同时延时0.11秒后飞剪离合器启动电磁阀Y0导通，飞剪切头。刀片的旋转使得刀片限位X23 X24先后导通瞬时（其时间为感应铁片通过限位的时间），PLC内部继电器M23 M24也先后导通并自保，使得离合器电磁阀Y0 Y1先后断开，为下一次剪钢作准备。刀片限位X23 X24通过内部继电器M23 M24来控制一根钢通过飞剪时只剪切一次钢头（尾）。手动切头则与光电信号X3无关。
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飞剪自动切尾与自动切头基本相同，只是切尾是在飞剪前光电信号X3断开后延时0.21秒后切尾。
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（2） 飞剪连剪 其操作方式有两种，一种自动方式是在全线自动时，若有轧机跳闸、夹送辊吐丝机跳闸及轧机内堆钢、轧机夹送辊间堆钢信号且飞剪前有钢，光电信号X3导通时，形成连剪信号（M0导通），飞剪连剪。另一种手动方式是在手动连剪信号X35或手动卡断剪信号X36导通时，飞剪前来钢，光电信号X3导通时飞剪连剪。
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2 30飞剪失控的现状及其原因分析
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目前30飞剪失控与电气故障有关的主要有以下几类：飞剪不切、飞剪连剪、飞剪中间剪切、飞剪封门等。针对飞剪失控的现状，分别分析其原因如下：
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（1） 飞剪不切 如果手动制动、启动离合器气动电磁阀能切，则可判定为电气上的故障。可能原因：飞剪前光电管X3及其继电器坏或光电管对位不准、气动电磁阀线圈坏、输出中间继电器坏等。
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（2） 飞剪连剪 如果飞剪刹车片完好，则可判定为电气故障。可能原因：接近开关（限位）松动或损坏、限位盘（感应铁片）松动、轧机后光电管X7及其继电器坏或光电管对位不准。
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（3） 飞剪中间剪切 飞剪在红钢中间剪切主要是电气故障。可能原因：飞剪前光电管X3对位不准及红钢抖动、光电管（继电器）坏、光电继电器触点接触不好等。
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（4） 飞剪封门 若气压正常，机械方面刹车片、气动电磁阀完好的情况下，有可能接近开关（限位）X23 X24松动或损坏、限位盘（感应铁片）松动，飞剪剪切后，刀片停位不好，造成飞剪封门。
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3 解决措施
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从以上各种失控原因分析，可看出若系元器件损坏引起，只能靠及时更换，减少故障时间。如限位盘松动、光电管对位不准等原因引起，则只能靠加强点巡检，减少人为故障。光电信号抖动及限位开关性能不好是引起飞剪连剪、中间剪切、封门等的主要原因，解决飞剪失控的办法，主要从电气设计不合理、PLC程序编制不合理等方面着手改进。
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（1） 对光电信号抖动，可以在原PLC程序中加入防抖程序（如图2所示），将M100、M101、M102常开点分别代替原程序中的飞剪前光电信号X3、 轧机前光电信号X6、轧机后光电信号X7的常开点。在红钢抖动（光电信号X3、X6、X7，瞬时断开1秒内），不影响PLC对飞剪的控制。因为进精轧区的两根钢间隔时间较短，故抖动时间设置不能太长，据现场实际整定为1秒。
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（2） 充分利用编程器的监控功能，对输入PLC的限位信号进行监控。按编程器的“MNT/TEST”键，使编程器处在监控M工作方式下，对限位输入信号（也可对光电输入信号）进行监控，及时准确地对限位（接近开关）性能的好坏做出判定，对性能不好的接近开关，可作预测，及时发现隐患，便于在故障发生前处理隐患，减少飞剪连剪及封门故障。
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3.3 改变飞剪电机（由变频器调速）的转速即可改变剪切速度，可适当调节切头切尾的长度。这对于调整因气压不稳而导致的切头切尾长度的同步变化非常有效。
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（1） 当切头长度变长，切尾长度变短，可适当升高变频器的运行频率，使飞剪剪切速度加快，从而减短切头长度，加长切尾长度。
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