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瓦楞纸印刷开槽模切机组属于瓦楞纸箱生产线中的中后道工序，其主要功能是将前道生产出的瓦楞纸板经过印刷为纸板上色，再通过开槽、模切两道工序将纸板做成便于折叠、钉接、粘接成纸箱的形态。
工艺描述：
送纸机组：
整个系统中的前端机组，主要由进纸工作台、真空吸附装置、送纸装置、前门移动装置、侧挡板移动装置、弹性送纸辊等组成。从前道生产线上下来的瓦楞纸板送到送纸机组的工作台上并依靠前门及左右侧挡板进行定位，由真空吸附装置吸平纸板，由送纸装置将纸板送入弹性送纸辊，进入下道印刷工序。
印刷机组：
由送纸机组送来的纸板进入印刷部进行印刷。主要由印刷滚筒、夹送装置、油墨循环装置、传墨装置、印刷滚筒的周向、轴向调节装置、墨辊升降定位装置等组成。根据终用户对色彩的需求，可配置3～5台印刷机组，分别完成3～5色的印刷工艺。
开槽、模切机组：
印刷好的纸板经夹送辊送入开槽机组，首先进入压痕装置进行压痕，经压痕后的装置进入开槽模切装置，一般以上下切刀在回转过程中利用对滚而进行切纸的，相当于简化了的圆压模切装置，通过开槽模切机组将瓦楞纸板裁切成适合粘钉成纸箱的形态。
工艺流程图：

工艺难点：
瓦楞纸板从送纸机组进纸到开槽模切机组出纸，每道机组中都需要由上下两根送纸辊将纸板夹住通过对滚往后道机组送，另外，还有压痕、开槽等工序也是由上下压痕辊、上下开槽辊将纸板固定并在回转过程中利用对滚进行压痕、开槽的，如图所示:

因此，一般都会要求上下送纸辊、上下压痕辊、上下开槽辊等能根据纸板的层数、厚度及纸质的优劣来调节上下两根辊的间隙，间隙太紧会导致纸板的变形，间隙太松又会导致印刷、压痕、开槽等工艺产生偏移，如何准确而高效地调整上下辊的间隙是瓦楞纸板生产厂家一直在探讨的课题。目前自动化较高的方法是通过凸轮带动辊进行上下运动，用旋转编码器检测凸轮的旋转角度如图2所示，通过曲率计算得出上下辊之间的间隙距离。因此，需要数量众多的旋转编码器进行数据检测，同时需要数量众多的高速计数单元对编码器的数据进行采集。OMRON的CP1H系列小型PLC内置四路100kHz高速计数通道，能很好满足瓦楞纸生产线对高速计数的需求。
欧姆龙整体解决方案及其优势：

通信网络：Controller bbbb网络
优势：

1. Controller bbbb是OMRON的主要的FA级别的网络，它支持在PLC之间及PLC和上位机之间的自动数据链接，也可以使用信息服务进行可编程的数据传送，可实现高容量(20K字)、柔性数据链接及高容量的数据传送，对低成本的通信系统，可使用双绞线电缆或光缆

PLC：OMRON多功能一体机CP1H
优势：

1. 内置四路高速计数，单相100kHz，相位差50kHz

2. 内置USB编程口，另可扩展2个串行端口，可自由选择RS232C、RS485。当高速计数通道或I/O点数不足时，可采用RS485通过PCbbbb协议将几台CP1H串连，大可达到9台(主站1台，从站8台)

3. 备有丰富的指令用语，可进行浮点运算、三角函数演算指令等，适合瓦楞纸生产线中所需的计算指令。同时支持梯形图和ST(文本结构)两种编程语言，可穿插搭配灵活应用。高速的指令运算速度，基本指令仅需0.1μs，应用指令也仅需0.3μs

4. 由于CP1H的运算能力已经相当于中大型机，在进行系统配置时，无需像以往一样在送纸机组中配制中大型PLC，将其余机组采集的数据通过总线传送到大型PLC中进行计算，再通过总线传回各机组。每台CP1H都可进行独立高效的计算，因此每台机组都只需配置CP1H即可，既可对数据进行实时运算tigao了效率，又节省了整套系统的配置成本

HMI：OMRON的的彩色触摸屏NS系列
优势：

1. 具备丰富的画面种类，画面分辨率高达32768色

2. 与欧姆龙控制器之间具有极强的兼容性

3. 支持41个国家的语言，一个画面多可显示16国语言

4. 支持多达1000种配方功能

5. 装载了60MB容量的图像存储器，可大量使用实时的照片

6. 选用具有以太网功能的NS系列人机界面，可与上位机系统进行通信

Inverter：高功能紧凑型变频器3G3MZ系列
优势：

1. 支持开环矢量控制和V/f控制，可以确保电机在较低的转速能够高转矩运行，有150%的过负载能力

2. 内置了Modbus协议通信(RS485接口)，还可以选择现场总线卡适配DeviceNet、Profibus-DP、CANopen等多种高速通信

3. 内置EMI噪声滤波器，可以有效降低3G3MZ产生的电磁干扰，达到Class B等级

旋转编码器：E6B2-C系列
优势：

1. 外径_40备有2000P/R的分辨率

2. 具备使Z相对简单化的原点位置显示功能。

3. 实现轴负重、径向30N、推力向20N

4. 附有逆接、负荷短路保护回路，改善了可靠性(也备有线性驱动输出)

OMRON完善的产品体系几乎涵盖了包装机械上需要的工控产品，且每样产品既具有其自身的独立优势又具有本厂产品之间非常高的兼容性，客户在使用OMRON整套系统解决方案后不仅节省了工作量与开发成本，同时又大大tigao了机械的整体性能。

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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，tigao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，tigao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tigao30飞剪的作业率。减少30飞剪失控所造成的堆钢及碎断，tigao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。

户外广告箱分布较广、分散。全国各地都有分布，被控制点初步估计有70个左右，系统要求由一台系统监控主机能够有效控制70个被控点的灯箱的定时开关和状态显示及故障报警，每个被控点广告灯数量不一，多可到400台，每台灯的功率大约为40W.

系统介绍：

本方案由我公司根据以上控制要求制定，技术部经过详细制定，决定控制系统采用目前市场较成熟系统：GSM远程控制系统。由安装在电脑主机上的监控软件下达控制命令和监控运行状态，命令下达后通过西门子GSM猫控制命令到70个被控点，被控点分机接受到信号后，识别命令，执行动作后，将运行状态以信息形式回传至主机服务器，主机服务器分析GSM命令后显示被控点运行状态。

本系统核心部件均为进口西门子部件，我公司核心技术已相当成熟，关键的弱电控制强电技术和信号转换技术在国内外市场均已经过严格的考验。通讯信号采用国际市场通用的第二代通讯技术“GSM移动通信技术”，实现无线远程控制及监控，方便、快捷。系统采用模块化设计，通过监控软件可详细报警指示具体分布报警，单一设备损坏不影响其他设备运作，且系统具有可扩展性，随意扩展被控点数量。

系统功能：

1：自动开关（定时控制）

本系统支持用户使用软件对被控灯箱进行定时控制，如在软件上编辑信息“每天8：00开，20：00关”，用命令将此命令发送至全部被控点，被控点将执行8：00开，20：00关的命令，每天均统一执行此命令，定时时间段可更改。

2：手动开关

管理员可由监控软件上点击全部按钮，同时将70个被控点全部打开或逐一打开每个按钮，如点击济南打开按钮，软件将立即将打开信息发往济南被控分机处，济南被控分机将立即执行打开动作，同时分机配带的断电检测将检测外部电路的通与断，将相关信息反馈给监控软件，软件将实时显示被控点状态。

1 前言

板坯连铸机自动化控制系统包括公共部分、铸流部分、仪表部分、切割机、去毛刺机及结晶器液面（ 有些高端的包含结晶器自动调宽、液压振动、下渣检测、漏钢预报、轻压下等控制系统） 控制共六个子系统。前3 个子系统用一个西门子SIMATIC400 站进行控制, 切割机用 SIMATIC300 站进行控制, 去毛刺机用SIMATIC200 站进行控制; 结晶器液面采用工控机控制（ 配网卡） 。这六个站通过西门子通讯模块CP443 和CP343 挂在一个工业以太网- SIMATICH1 网上。同时还有五套工业微机通过西门子网卡CP1613 也挂在同一个 SIMATIC H1 网上, 作为人机界面完成板坯连铸自动化控制系统的监视和控制。二级管理系统包括一套服务器和一套工业微机, 主要完成对板坯连铸系统的管理任务, 及时下达连铸工作的计划和命令。

2 硬软件组成及特点

2.1 硬软件组成

板坯连铸机自动化控制系统硬件包括: 3 个西门子SIMATIC400 站（ 每个站包括1 个电源模块、1 个CPU、1 个 CP443 通讯接口模块和数量不等的模拟量输入、模拟量输出、开关量输入、开关量输出模块） 、一套SIMATIC300 站、一套 SIMATIC200 站, 6 套研华工控机及6 个西门子CP1613 网卡。
系统软件包括:bbbbbbs NT 4.0 中文版操作系统、Wincc6.0 监控软件和STEP7 西门子编程软件。

2.2 硬软件特点

（ 1） 硬件
SIMATIC H1 网是德国西门子公司开发的一种基于TCP/IP 协议的标准以太网, 它具有连接简单、便于扩展、速度快及兼容性好等优点。板坯连铸机自动化控制系统采用屏蔽双绞线通讯电缆或光缆作为SIMATIC H1 网的连接介质, 有效地实现了工业以太网数据传输过程中的抗干扰功能, 保证了系统运行的可靠性; SIMATIC Profibus DP 网是西门子公司开发的一种基于现场总线技术的设备网, 它的特点是可以在PLC, 即可编程序控制器与现场设备之间交换数据。该控制系统采用屏蔽双绞线作为ProfibusDP 网的连接介质。SIMATIC 400 站是西门子公司的拳头产品, 无论在控制速度、精度还是抗干扰性、灵活性等方面都处于PLC 产品的地位。

（ 2） 软件
此系统是微软公司出色的产品之一, 也是世界上应用广泛的软件平台。该板坯连铸机自动化控制系统选用bbbbbbs NT 4.0 中文版操作系统。Wincc6.0 工控软件是西门子公司近期推出的可靠性较高的工控产品, 不但可以画出逼真的图形, 而且还能将现场数据快速地显示在屏幕上, 使用屏幕上制造出的按钮取代真正的按钮, 完成对现场设备的软操作; 它可以将数据按时间存放在数据文件里, 供历史趋势文件调用显示, 以便分析事故和改进工艺。它可以利用bbbbbbs DDE（ 动态数据交换） 功能把SQL 数据库的数据传送到 Office Excel 文件和OfficeAccess 文件, 从而实现报表打印和数据查询功能。STEP7 是西门子公司为S7- 400 和 S7- 300 系列PLC设计的编程软件, 它能完成庞大的逻辑控制和复杂的调节控制。它的组织块、功能块及数据块相结合的编程理念能够满足各种控制要求。因此,bbbbbbsNT 4.0、Wincc6.0 和STEP7 可以说是板坯连铸机自动化控制系统中的“ 三剑客”, 能共同完成对连铸系统的监视控制任务。

3 系统配置

板坯连铸机自动化控制系统中3 个SIMATIC400 站、1 套SIMATIC 300 站、一套SIMATIC 200 站通过西门子 CP443 和CP343 接口模块挂在一个SIMATIC H1 工业以太网上完成控制功能（ 见图1） ,同时6 套研华工业微机也通过西门子 CP1613 网卡挂在同一个SIMATIC H1 工业以太网上完成监视和操作功能。SIMATIC 400 各站通过以太网互相交换数据, 公共和铸流部分SIMATIC 400 站通过现场总线Profibus DP 网与各个远程I/O 进行数据通讯。铸流控制系统的SIMATIC 300 站作为一个远程I/O 分站与主站进行数据交换。公共部分控制系统的SIMATIC400 站通过现场总线Profibus DP 总线与大包回转台和中间罐车等配备了CBP 2 通讯板的变频器进行通讯和控制。铸流SIMATIC 400 站通过现场总线Profibus DP 总线与 SIMATIC 6SE70 交换数据, 并且在同一个Profibus DP 网上挂了一个工业触摸屏MP270 对结晶器调宽或液压振动进行控制和监视。

4 难点分析及解决措施

（ 1） 数据通讯
板坯连铸机自动化控制系统中各站之间的数据通讯方式各异, 其中∶SIMATIC 400 PLC 与SIMATIC400 PLC 之间是通过SIMATIC H1 工业以太网通讯,编程使用FC5（ 发送数据功能块） 和FC6（ 接收数据功能块） ; SIMATIC 400 PLC 与SIMATIC 300 PLC 之间是通过现场总线Profibus DP 网通讯, 编程使用 SFB15（ 存放数据功能块） 和SFB14（ 得到数据功能块） ; SIMATIC 400 PLC 与SIMATIC 6SE70 之间是通过现场总线Profibus DP 网通讯, 编程使用SFC14（ DP读功能块） 和SFC15 （ DP 写功能块） ; SIMATIC 400PLC 与Wincc 之间的数据通讯通过SIMATIC H1 工业以太网通讯, 使用SIMATIC NET 软件完成CP1613网卡的设置。特别是FC5、FC6、SFB15、SFB14、SFC14及SFC15 功能块必须在OB32 （ 1s 时间中断组织块）中调用。

（ 2） 装送引锭杆控制
装送引锭杆是连铸机控制系统的一个关键环节, 一旦控制失败将导致炼钢失败, 甚至引发安全事故。该系统引进了“ 激光对射装置”, 为系统提供初始信号, 并采用增量编码器（ 每圈20 个脉冲） 对引锭杆的位置进行跟踪控制。实践证明, 这种方法可靠, 其精度可达10mm 左右。为接收计数脉冲, 特选用西门子高速计数模块, 软件使用FC0（ 高速计数功能块） 。鉴于以往的使用经验, 为防止丢失脉冲而发生不稳定情况, 建议采用轴套型增量编码器, 直接将编码器装到电机的输出轴上, 这样定位会更加准确。

（ 3） PID 调节
板坯连铸机炼钢过程中对于水liuliang、水压力、氩气liuliang、液面控制及钢包温度等方面控制要求很高,均需要有稳定的值。该系统采用西门子 SIMATIC400 PLC 取代智能仪表, PID 调节在STEP7 中使用FB41（ 连续PID 调节控制） , 在Wincc6.0 中使用画图功能模拟一个PID 调节器的操作面板, 能够很好地完成PID 调节控制中的手/自动切换、给定值输入、手动输出值输入及PID 参数（ 比例系数、积分时间）输入等功能。

（ 4） 中间包的水平调节
中间包车采用液压升降式高低腿的样式, 在液压缸内装设位置传感器以保证中间包水平。若中间包有足够的水平面, 就能保证钢水中的夹杂物在中间包内得到充分地上浮, 同时还能减少钢水旋流的形成。中间包的水平调节方法是先对单个液压缸位置的变化进行PID 调节运算, 然后根据各个液压缸的位置进行平均计算, 后把这个平均数值传送给执行阀组, 以求出佳水平效果。

（ 5） 标准化编程
标准化编程主要体现在以下几个方面;
●根据设计图纸编制各系统的地址表（ 包括图纸设计和硬件配置的对应关系） ;
●根据地址表填写Wincc6.0 SQL 数据库;
●根据地址表编制STEP7 符号表;
●根据地址表找出各控制设备的输入/输出点号, 据此定义下列STEP7 使用的中间线圈点号: 模拟手/自动转换选择开关; 启动按钮、停止按钮（ 对单线圈的泵或电磁阀） ; 开启按钮、关闭按钮、停止按钮（ 对双线圈的电动阀） ; 手动输出值、给定值、比例系数、积分时间（ 对 PID 调节阀） ; 再根据各控制设备的输入/输出点号和中间线圈点号编制各控制设备的手动程序;
●后根据设计说明书编制各控制设备之间的逻辑连锁程序, 即自动程序。

（ 6） 画面强制
由于大型钢厂自动化控制系统涉及的控制设备很多且工艺复杂, 致使主要设备动作的诸多条件很难同时满足控制要求。为了调试程序的需要, 在画面上增设许多选择开关, 当某开关置为“ 1”时, 就假设此条件满足。当所有条件满足时, 程序就可以对设备上增设许多选择开关, 当某开关置为 “ 1”时, 就假设此条件满足。当所有条件满足时, 程序就可以对设备进行操作, 而不必再等待实际条件满足。在生产中有时某设备出现临时故障, 为不影响正常生产, 也可以在画面上强制, 直到设备修好, 再把强制解除即可。

5 结论

实践证明, 西门子S7- 400 系列PLC 的硬、软件是完全适用于大中型成套系统控制的可编程序控制器。该系统综合集成了西门子公司PLC网络结构实现了板坯连铸机基础自动化与过程自动化控制, 能共同完成对连铸系统的监视控制任务。实践证明: 该系统安全稳定, 既可tigao生产效率, 又可改善工作环境, 完全能满足生产要求, 为用户取得了较好的经济效益。