打捆机用的打包钢带是一种具有较高抗拉强度和一定延伸率的窄条状包装材料。 随着我国经济的高速发展，打包钢带的市场需求量越来越大，但其对生产条件要求苛 刻，控制过程繁杂，且前期投资较大，所以国内生产该产品的厂家并不多。因此，研 宄低成本、高效率和自动化程度更高的生产方式，无论是对于现有生产企业技术改造， 还是对于企业新建的控制系统，都具有重要的工程意义和应用价值。本课题涉及的打 包钢带生产线由于将纵剪、调质和收卷合并成一条龙生产线，所以在同一条生产线上 就可以同时进行10条高强度打包钢带的生产。该生产线相对而言投资少、占地面积 小、节能、生产效率高且无污染，很有应用前景和实用价值。
本课题来源于与苏州振吴电炉有限公司合作的横向项目，首先制定了生产线电气 控制系统的控制方案，并设计了一种基于现场总线和工业以太网的混合网络结构控制 系统；接着应厂家的要求，在实验室研制了一套生产线最小电气控制系统实验平台， 包括平台设计方案的论证和制定、硬件配置及电气控制线路的设计、硬件和软件的组 态及调试，最终实现了多轴的协调同步运行。实验证明该平台能满足生产线工艺和时 序的要求，为系统的现场接线和调试提供技术支持，以减少现场调试的周期；最后本 文给出了生产线电气控制系统主要电气控制线路的设计，速度链、收卷微张力及感应 加热炉闭环温度控制等主要功能的控制原理和实现程序。
关键词：电气控制系统；S120伺服驱动；混合网络结构；协调同步运行；速度链
1.1全自动钢材打捆机与打包钢带生产线
钢材成品的包装是钢材出厂前的最后一道工序，全自动钢材打捆机是一种针对热
轧钢板（带）、冷轧钢板（带）、涂漆钢板（带）、钢管等钢材捆扎包装的专用机械，是钢材产品包装的关键设备[1]。其中，打捆机用的打包钢带，是一种具有较高抗拉强度和一定延伸率的窄条状包装材料。随着科学技术发展的要求，包装打捆的单体重量和体积趋于大型化，要求打包钢带不仅具有较高的强度，还要有良好的塑韧性和抗腐蚀性，确保被捆扎的产品在运输过程中不散卷，甚至在强力搬运、吊装及摔打时也不至于散卷，即要求包装钢带也从以前的低中强度向高强度、高韧性发展；此外，用薄规格的高强度钢带代替厚规格的低强度钢带，可节约大量的原材料，降低成本，提高材料的利用率，节能降耗，实现国家提倡的可持续发展战略[2]。2000年以前，国际上一般是采用高碳优质钢或合金钢为原料，通过铅浴淬火热处理工艺来生产高强度打包钢带的，即将满足要求的钢坯原材料，经热轧冷轧后送进加热炉，使钢带加热至850°C950°C，接着再送进温度约为460°C的铅槽等温淬火，使钢带内部金相组织获得索氏体结构，这样打包钢带的力学性能可达到高强度、高延伸率的要求[2]。具体的，一般采用两条生产线完成，一条是调质生产线，包括开卷、焊接、进口活套、调质热处理、出口活套、收卷和卸卷；另一条是纵剪线，包括开卷、焊接、进口活套、纵剪、毛边处理、涂漆、烘干、上蜡、出口活套、收卷和包装。在上述调质热处理工艺中，其淬火和回火均采用铅浴槽或铅铋浴槽作为淬回火装置[2] [3]。上述技术中的打包钢带生产线，所生产的打包钢带的综合性能虽能满足使用要求，但仍存在如下缺陷：①采用两条生产线，投资大，占地面积大，生产工艺繁琐，效率低。②所采用的铅浴淬火处理，产生铅污染，对工人健康和环境均产生有害的影响。现有技术中，有的厂家在打包钢带生产中将钢带进行冷轧加工硬化，提高强度，然后通过回火达到恢复塑性的目的。该方法的主要缺点是强度提高有限，伸长率低，故使用范围有限。从2004年起，铅浴淬火已被国家列为淘汰工艺之列，国家已限制
使用。为满足国内外用户对高强度打包钢带的需求，出现了新的工艺技术方法来生产 高强度打包钢带，高强度打包钢带既要求有高的抗拉强度，又要求有高的延伸率，技 术含量高，技术难度很大。
本课题涉及的打包钢带生产线中主要是采用感应加热炉先将钢带预热到 300°C350°C以后，迅速用水槽将钢带水冷，再用感应加热炉将钢带提温到620°C‰650°C，然后让钢带与空气中的氧气充分接触，在其表面形成一层氧化物薄膜，俗称 “发蓝”，以防生锈并让钢带更加美观。该调质方式无需铅浴淬火，即可生产高强度 包装钢带，从而解决了铅浴淬火工艺的高污染、高能耗的关键问题。这里采用的新工 艺、新技术，正好可以解决以上存在的问题，
本生产线具体是采用两台西门子S7-300 PLC作为中央控制器，西门子S120变频 器和ABB变频器为驱动器，驱动各分布电机，完成钢带的开卷、修剪与焊接、活套 存储、宽板牵引与分条剪、修边、预热、回火、涂漆或凃蜡、后活套存储、张紧和收 卷、剪带并卸卷等工作。本论文研宄的打包钢带生产线由于将纵剪、调质和收卷合并成一条龙生产线，将 所有的工艺设备均安装在同一条生产线上，在同一条生产线上就可以同时进行10条 高强度打包钢带的生产。该生产线相对而言投资少、占地面积小、节能、生产效率高， 且无污染，很有应用前景和实用价值。
