1 引言
板材厂生产的幅宽成卷钢板一般需要经过校平和分剪, 才能成为最终产品提供给客户使用，因此钢板校平剪板机是钢板厂和板材仓库重要的生产设备。由于传统的剪板机在使用方面存在诸多问题，针对传统钢板校平剪板机存在的生产效率和剪切定位精度低的问题，研制了基于台达工控产品的460mm幅宽成卷钢板校平剪板机自动控制系统，该系统已投入生产使用，运行稳定可靠，控制精度高，维护使用方便，受到用户好评。本文从工艺技术角度对研制过程中的某些关键技术和工程实现相关问题作些讨论。

2 钢板裁剪工艺简介与传统裁剪控制存在的问题

2．1 裁剪工艺流程简介
裁剪工艺流程如图1所示，裁剪系统由送料、校平、切板、皮带传送和堆放成品等5 个子系统组成。原材料卷板(约3～5mm后的钢板)经送料机和压平机后，经过4m长的缓冲地坑后传送至校平子系统作校平定位，按照给定切长要求定位后，切板机将钢板裁切成成品，最后经皮带送出堆放包装。系统运行中，位于地坑中的光电开关用于根据钢板下垂程度以启动或停止送料机送料，以便保持送料速度与校平机运行速度相匹配，操作人员可通过触摸屏人机界面输入每刀剪切的长度与裁切的刀数，设定完成后启动系统自

图1  裁剪工艺流程图

2.2  工艺数据要求
根据裁剪工艺需要及物理计算，满足工艺技术指标的相关技术数据配置为：送料机功率CONTROL ENGINEERING China版权所有，7.5kW；校频机减速电机功率为3.7 kW，减速比为15：1；切板机电机功率，4 kW；皮带传送电机功率，3.7 kW； 校频机滚轴直径，108mm；编码器分辨率，500ppr；送料机最高速度，25m/min；切板机速度，60次/分；原料钢板厚度为3～5mm，宽度小于460mm；缓冲地坑：4m长，3m深。

2.3 传统裁剪控制系统存在的问题
按上述工艺数据要求对这类控制系统进行设计并不困难，但由于传统解决方案存在的缺陷，往往留下诸多遗憾。如对低端设备而言，传统实现方法一般采用直流调速系统CONTROL ENGINEERING China版权所有，实施方案的缺点是：系统笨重、耗电量大、调试复杂、维护成本高；在定位控制方式方面，一般采用读取行程开关信号后通过预减速配合气压制动的定位方式, 剪切效率很低, 误差较大。而对高端设备，一般采用直流伺服技术www.cechina.cn，虽然精度和效率得以保证，但价格非常昂贵，产品性能价格比难以令人满意。       

随着计算机技术、自动控制技术和矢量变频调速技术的高速发展, 如何采用先进的控制技术构造性能价格比优异的剪切控制系统，是人们关注的焦点，中达电通公司为此提供了基于台达工控产品的整体配套控制方案，比较好地解决了存在的问题。

3  基于台达工控产品的裁剪自动控制系统

3.1 控制原理简介
基于台达工控产品的裁剪控制系统整体解决方案控制框图如图2所示。系统采用编码器、PLC、矢量变频器构成自动控制系统以实现精确定位。长度定位采用台达编码器500PPR与校平送料滚轴直连方式以实现准确测量。校平机由3.7kW减速比为15：1的减速电机驱动，用电磁抱闸强制克服钢材运动的惯性以利于被加工对象的准确定位。采用触摸屏人机界面作为指令和数据上行下达的窗口CONTROL ENGINEERING China版权所有，通过人机界面与DVP16EH00R通讯，其数据和指令经过PLC控制现场设备。在定位系统中,由于台达EH内建完全开放的经典PID指令，以该指令为核心，可以在PID运算的过程中，方便快速地随时动态修正计算结果，P/I/D等所有关键参数可随时修正控制工程网版权所有，通过控制算法的动态修正，弥补了异步电机响应滞后的不足。采用动态PID连续定位算法 ,使处于速度模式下的矢量变频器可以非常准确地控制异步电机定位。在该算法下,变频器的给定转速处于变化状态,由PLC内置的RS-485接口与变频器自带的485接口以115200BPS的高速通讯完成速度给定和状态检测，以低成本方式取代原来需要交流伺服才能完成的功能,实现了准确的切长控制。系统中现场设备的各类DI信号反馈到DVP-EH可编程控制器，经运算后将结果输出至执行器执行以实现安全可靠的稳定控制。

图2  整体解决方案的控制框图

3.2  关键数据计算及控制方案说明
滚轴直径为108mm，周长为3.1415*108=339mm。编码器采用2倍频计数，则编码器计数的精度为339/1000=0.339mm。切板机每切一次的时间为1s，滚轴带动板材 以30m/min的速度可以满足要求。如按加速到最大速度的时间为2s，减速到0的时间为2s计算，一分钟内有60-8-4*8=20s的时间系统以最高速度运行。一分钟运行的距离为20*30/60+30*4*8*