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[摘要]：拉轿机主要应用于薄带材的矫直，在我国的应用越来越广泛。文章浅析了拉弯矫直机组的特点，介绍了拉矫机组的设备组成及其电控系统设计方案。
[关键词]：拉轿机 PLC 6RA70
中图分类号：K879.29 文献标识码：K 文章编号：1009-914X（2012）32- 0036 -01
随着我国围民经济的飞速发展，汽车业、印刷业、家电业等对带材的平直度要求越来越高。板带材加工厂利用拉矫机对带材进行矫直，通过连续拉伸和弯曲，使带材产生塑性延伸，从而达到改善带材板形的目的。
近年来，板材加工行业对板材要求越来越高，特别是对板材的平直度及其表面质量日趋严格。因此国内不少企业改造生产线，或进口现代化板材拉轿机，通过提升板材的表面质量来提高产品的整体质量，提高企业竞争力，实现经济利益的提高。
1.拉矫机组的组成及特点
板材板形缺陷产生的原因在于板材在宽度方向上具有不同的内应力，使之沿宽度方向上相邻的纵向纤维之间在长度方向上产生了长度差。要想得到平整的板材，只需对板材长度方向上施加超过材料屈服极限的应力，使长、短纤维同时产生一定的塑性形变。应力松弛后，延伸变长的纤维仍然保留，从而使板材内部纵向纤维之间的长度和内应力趋于一致，且方向相同，即能达到矫平的目的。
拉轿机主要由两部分组成，如结构示意图如图1-1所示。一部分是精矫直机组，另一部分是张力辊组及其传动部分。张力辊组由入口张力辊组（1#辊、2#辊）和出口张力辊（3#辊、4#辊）组成，负责提供矫直所需的张力。精矫直机组有弯曲辊单元、矫直辊单元组成。弯曲辊单元有两个或更多的小直径弯曲辊（辊系），它的作用是使带材在张力作用下，经过剧烈的反复弯曲变形，达到工艺要求的延伸率。矫平辊单元有一个或几个矫平辊（辊系），它的作用是将剧烈弯曲后的带材矫平。由于弯曲辊和矫平辊直径很小，因而它们多由一组支承辊支承组成辊系以提高刚度。钢带在第一阶段弯曲变形区受到强烈连续交变变形，产生塑性延伸使带材各部分得到均匀分布的残余变形，该残余变形在第二阶段矫直消失，从而使各种三维板形缺陷得到了矫正。
拉轿机综合了连续张力矫直机和辊式矫直机的特点。将需矫平的带材在张力辊组施加的张力作用下连续通过上下交替布置的多组小直径的弯曲辊，在拉伸和弯曲的联合作用下沿长度方向产生了塑性的纵向延伸，使带材各条纵向纤维的长度趋向于一致，从而减小带材内部縱向内应力分布的不均匀性，消除金属板材的缺陷，改善带材的平直度。
2.电控系统的原理及特点
电控系统由PLC、直流传动装置和触摸屏组成（如图2-1）。系统以PLC为核心，主操作台为子站，通过PROFIBUS网络把子站与各直流调速器连成一体，直流电动机配有脉冲编码器，可计算线速度和卷径，实现恒张力控制。通过MPI将PLC和台达触摸屏连接在一起，实时读取电动机的运行参数并显示，同时完成对PLC存储器内参数的修改。
2.1 电系控制的原理及过程
拉矫机生产线主要是通过控制2#S辊和3#S辊之间的速度差，从而使板材达到设定延伸率的要求，改变板材的物理特性。因此需选择能够达到控制要求的器件来组成传动控制系统。我们选择西门子公司生产的S7-300系列的CPU315-2DP和I/O模块组成的PLC，通过PROFIBUS—DP网络和现场操作台内的ET200M从站连接，直流传动装置也选择西门子公司的6RA70全数字直流传动装置。控制系统通过连接于2#、3#S辊的脉冲编码器计算延伸率，控制2#、3#辊的转速差实现延伸率的闭环控制；根据线速度和开卷机、卷取机转速计算卷径控制其电枢电流和励磁电流实现恒张力控制。
2.2 电控系统程序的结构及特点
电控系统的控制程序采用模块化的编程方式，各部分功能由独立的程序块实现，这样可以保证程序的可读性，维护的方便。控制程序主要包括：初始化、基本逻辑控制、辅助设备控制、传动通讯、延伸率闭环控制、速度分配、张力设定显示、报警处理等。
拉轿机的控制过程及特点如下：
PLC控制2、3#S辊速度差实现闭环延伸率控制；设定开卷及卷取的张力，由PLC计算并通过传动实现恒张力控制；1#、4#辊的电流分别受控于2#、3#辊，实现恒转矩控制； PLC采用PROFIBUS总线结构的主从方式与操作台实现通讯，节约了大量的控制电缆，缩短现场安装调试时间，便于调试和维护。
2.3 电气控制系统功能的实现
通过台达触摸屏设定的延伸率、板材宽度、厚度、线速度等参数，计算出各直流电动机的速度给定分配值，并根据工艺要求计算出各部分的张力分配关系，产生初始延伸率控制和张力控制。当生产线机组的运行速度超过最高速度的10%以后，自动投人闭环延伸率控制。通过测量张力辊和开卷、卷取机的转速可得到开卷、卷取实时卷径。根据计算得出的卷径调整开卷机、卷取机的转矩给定，保持张力恒定。
结语
以上控制方式的拉轿机组电控系统在运行至今的半年期间取得了良好的效果，延伸率、张力控制稳定可靠，板形及表面质量达到了要求；同时故障率低，维护简单。
参考文献：
[1]胡寿松.自动控制原理[M].北京：科学出版社，2006.
[2]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京：机械工业出版社，1997.
[3]王兆安，黄俊.电力电子技术，第4版[M]。北京：机械工业出版社，2000
作者简介：
范振瑞（1986— ），男，山东德州陵县人，德州职业技术学院讲师，青岛科技大学控制工程学院硕士研究生，研究领域：自动控制。
[关键词]：拉轿机 PLC 6RA70
中图分类号：K879.29 文献标识码：K 文章编号：1009-914X（2012）32- 0036 -01
随着我国围民经济的飞速发展，汽车业、印刷业、家电业等对带材的平直度要求越来越高。板带材加工厂利用拉矫机对带材进行矫直，通过连续拉伸和弯曲，使带材产生塑性延伸，从而达到改善带材板形的目的。
近年来，板材加工行业对板材要求越来越高，特别是对板材的平直度及其表面质量日趋严格。因此国内不少企业改造生产线，或进口现代化板材拉轿机，通过提升板材的表面质量来提高产品的整体质量，提高企业竞争力，实现经济利益的提高。
1.拉矫机组的组成及特点
板材板形缺陷产生的原因在于板材在宽度方向上具有不同的内应力，使之沿宽度方向上相邻的纵向纤维之间在长度方向上产生了长度差。要想得到平整的板材，只需对板材长度方向上施加超过材料屈服极限的应力，使长、短纤维同时产生一定的塑性形变。应力松弛后，延伸变长的纤维仍然保留，从而使板材内部纵向纤维之间的长度和内应力趋于一致，且方向相同，即能达到矫平的目的。
拉轿机主要由两部分组成，如结构示意图如图1-1所示。一部分是精矫直机组，另一部分是张力辊组及其传动部分。张力辊组由入口张力辊组（1#辊、2#辊）和出口张力辊（3#辊、4#辊）组成，负责提供矫直所需的张力。精矫直机组有弯曲辊单元、矫直辊单元组成。弯曲辊单元有两个或更多的小直径弯曲辊（辊系），它的作用是使带材在张力作用下，经过剧烈的反复弯曲变形，达到工艺要求的延伸率。矫平辊单元有一个或几个矫平辊（辊系），它的作用是将剧烈弯曲后的带材矫平。由于弯曲辊和矫平辊直径很小，因而它们多由一组支承辊支承组成辊系以提高刚度。钢带在第一阶段弯曲变形区受到强烈连续交变变形，产生塑性延伸使带材各部分得到均匀分布的残余变形，该残余变形在第二阶段矫直消失，从而使各种三维板形缺陷得到了矫正。
拉轿机综合了连续张力矫直机和辊式矫直机的特点。将需矫平的带材在张力辊组施加的张力作用下连续通过上下交替布置的多组小直径的弯曲辊，在拉伸和弯曲的联合作用下沿长度方向产生了塑性的纵向延伸，使带材各条纵向纤维的长度趋向于一致，从而减小带材内部縱向内应力分布的不均匀性，消除金属板材的缺陷，改善带材的平直度。
2.电控系统的原理及特点
电控系统由PLC、直流传动装置和触摸屏组成（如图2-1）。系统以PLC为核心，主操作台为子站，通过PROFIBUS网络把子站与各直流调速器连成一体，直流电动机配有脉冲编码器，可计算线速度和卷径，实现恒张力控制。通过MPI将PLC和台达触摸屏连接在一起，实时读取电动机的运行参数并显示，同时完成对PLC存储器内参数的修改。
2.1 电系控制的原理及过程
拉矫机生产线主要是通过控制2#S辊和3#S辊之间的速度差，从而使板材达到设定延伸率的要求，改变板材的物理特性。因此需选择能够达到控制要求的器件来组成传动控制系统。我们选择西门子公司生产的S7-300系列的CPU315-2DP和I/O模块组成的PLC，通过PROFIBUS—DP网络和现场操作台内的ET200M从站连接，直流传动装置也选择西门子公司的6RA70全数字直流传动装置。控制系统通过连接于2#、3#S辊的脉冲编码器计算延伸率，控制2#、3#辊的转速差实现延伸率的闭环控制；根据线速度和开卷机、卷取机转速计算卷径控制其电枢电流和励磁电流实现恒张力控制。
2.2 电控系统程序的结构及特点
电控系统的控制程序采用模块化的编程方式，各部分功能由独立的程序块实现，这样可以保证程序的可读性，维护的方便。控制程序主要包括：初始化、基本逻辑控制、辅助设备控制、传动通讯、延伸率闭环控制、速度分配、张力设定显示、报警处理等。
拉轿机的控制过程及特点如下：
PLC控制2、3#S辊速度差实现闭环延伸率控制；设定开卷及卷取的张力，由PLC计算并通过传动实现恒张力控制；1#、4#辊的电流分别受控于2#、3#辊，实现恒转矩控制； PLC采用PROFIBUS总线结构的主从方式与操作台实现通讯，节约了大量的控制电缆，缩短现场安装调试时间，便于调试和维护。
2.3 电气控制系统功能的实现
通过台达触摸屏设定的延伸率、板材宽度、厚度、线速度等参数，计算出各直流电动机的速度给定分配值，并根据工艺要求计算出各部分的张力分配关系，产生初始延伸率控制和张力控制。当生产线机组的运行速度超过最高速度的10%以后，自动投人闭环延伸率控制。通过测量张力辊和开卷、卷取机的转速可得到开卷、卷取实时卷径。根据计算得出的卷径调整开卷机、卷取机的转矩给定，保持张力恒定。
结语
以上控制方式的拉轿机组电控系统在运行至今的半年期间取得了良好的效果，延伸率、张力控制稳定可靠，板形及表面质量达到了要求；同时故障率低，维护简单。
参考文献：
[1]胡寿松.自动控制原理[M].北京：科学出版社，2006.
[2]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京：机械工业出版社，1997.
[3]王兆安，黄俊.电力电子技术，第4版[M]。北京：机械工业出版社，2000
作者简介：
范振瑞（1986— ），男，山东德州陵县人，德州职业技术学院讲师，青岛科技大学控制工程学院硕士研究生，研究领域：自动控制。