【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，節(jié)省安裝費(fèi)用和維護(hù)開(kāi)銷?？刂破髋c現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)字通信，克服了模擬信號(hào)精度不高、抗干擾能力差的缺點(diǎn)，提高了系統(tǒng)的可靠性。自動(dòng)控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)正在由模擬與數(shù)字的分散型控制系統(tǒng)向全數(shù)字現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，現(xiàn)行的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和儀表的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也將發(fā)生重大的改革。現(xiàn)場(chǎng)總線使自控設(shè)備與系統(tǒng)步入了信息網(wǎng)絡(luò)的行列，為其應(yīng)用開(kāi)拓了更為廣闊的領(lǐng)域；同時(shí)也為用戶提供了更為靈活的系統(tǒng)集成主動(dòng)權(quán)。這里選用的是PROFIBUSDP總線，PROFIBUSDP用于分散外設(shè)與控制設(shè)備間的高速數(shù)據(jù)傳輸，適用于加工自動(dòng)化領(lǐng)域，可以取代420mA的模擬信號(hào)傳輸。PROFIBUSDP使用了ISO/OSI模型的第一層（物理層）和第二層（數(shù)據(jù)鏈路層），使網(wǎng)絡(luò)獲得較高的傳輸速率。PROFIBUSDP特別適合于PLC與現(xiàn)場(chǎng)分布式I/O（如SIEMENS的ET200）設(shè)備之間的通信。PROFIBUSDP使用RS485傳輸技術(shù)，傳輸介質(zhì)可以采用屏蔽雙絞線和光纖等。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以采用樹形、星形、多于32個(gè)可以使用中繼器，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)最多可以組態(tài)127個(gè)站點(diǎn)。PROFIBUS支持主從系統(tǒng)、純主站系統(tǒng)、多主多從混合系統(tǒng)等幾種模式。主站與主站之間采用的是令牌的傳輸方式。組建系統(tǒng)時(shí)，通常需要將過(guò)程的輸入和輸出集中集成到該自動(dòng)化系統(tǒng)中。如果輸入和輸出遠(yuǎn)離可編程控制器，將需要鋪設(shè)很長(zhǎng)的電纜，從而不易實(shí)現(xiàn)，并且可能因?yàn)殡姶鸥蓴_而使得可靠性降低。軋機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)主操作臺(tái)，和四個(gè)機(jī)旁操作箱。分別為入口開(kāi)卷區(qū)域ET200站控制箱、入口卷取區(qū)域ET200站控制箱、軋機(jī)區(qū)域操作臺(tái)、出口區(qū)域ET200站操作箱以及液壓、乳化區(qū)域ET200站操作控制箱。設(shè)備清單見(jiàn)表34。表34 操作箱設(shè)備清單序號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量1ET200接口模塊6ES7 1531AA010XB052DI(32)6ES7 3211BL000AA023DI(16)6ES7 3211BH000AA034DO(16)6ES7 3221BH000AA045AI(8)6ES7 3317KF000AB046AO(8)6ES7 3325HF000AB047PROFIBUS連接器6ES7 9720BA410XA05第4章 六輥可逆冷軋機(jī)電氣控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)第4章 六輥可逆冷軋機(jī)電氣控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 六輥冷軋機(jī)組PLC程序設(shè)計(jì)使用的軟件是Siemens公司的STEP7，它是用于SIMATIC S7300站創(chuàng)建可編程控制邏輯程序的標(biāo)準(zhǔn)軟件，可使用語(yǔ)句表、梯形邏輯、功能塊圖等編程。通過(guò)它可以對(duì)PLC系統(tǒng)的硬件和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組態(tài)，編輯、上傳、下載用戶程序，在線監(jiān)測(cè)、調(diào)試、修改程序，并可對(duì)程序運(yùn)行調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的警告信息和故障進(jìn)行在線診斷。通過(guò)STEP7，可以方便地創(chuàng)建一個(gè)PLC自動(dòng)化系統(tǒng)的解決方案。 PLC硬件組態(tài)硬件構(gòu)成等在STEP7中構(gòu)成，如圖41所示。圖41 系統(tǒng)構(gòu)成然后進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)，硬件組態(tài)通過(guò)STEP7的子模塊完成，在硬件組態(tài)中主要完成以下工作：(1)組態(tài)PLC機(jī)架從硬件目錄中選取和實(shí)際硬件相符合的CPU以及數(shù)字量與模擬量模塊放入主機(jī)架相應(yīng)的槽位中，設(shè)置CPU的相應(yīng)屬性，如循環(huán)掃描監(jiān)視時(shí)間、啟動(dòng)特性、定時(shí)中斷時(shí)間等，設(shè)置各信號(hào)模塊(AI，AO，DI，DO)以及通信模塊的I/O通道基地址。(2)，將各DP從站(調(diào)速器分布式I/O)掛接到總線上，為每個(gè)從站分配唯一的站地址，確定每個(gè)DP從站的PPO類型以及I/O通道所占用的字節(jié)數(shù)以及基地址。(3)編譯并下載硬件組態(tài)當(dāng)所有硬件組態(tài)完畢通過(guò)編譯檢查無(wú)誤下載到PLC的CPU模塊中后，硬件組態(tài)完成。STEP7中硬件組態(tài)的畫面如圖42所示。圖42 系統(tǒng)硬件組態(tài)圖 總體程序結(jié)構(gòu)框圖PLC主流程主要包括機(jī)組部分和壓下部分，機(jī)組部分所涉及的范圍較廣，要同時(shí)考慮液壓泵、潤(rùn)滑泵等。在機(jī)組單動(dòng)的時(shí)候，主傳動(dòng)電機(jī)與輥道電機(jī)相互獨(dú)立，兩兩均由PLC控制其動(dòng)作。在機(jī)組連動(dòng)時(shí)，正常啟動(dòng)其他外部設(shè)備后，PLC向主電機(jī)控制單元發(fā)送運(yùn)行信號(hào)，接收到該信號(hào)后，主控單元開(kāi)始檢測(cè)內(nèi)部裝置，在檢測(cè)完電樞、內(nèi)部風(fēng)機(jī)、水泵等各狀態(tài)正常后向PLC發(fā)出主電機(jī)正常信號(hào)，PLC接收到主電機(jī)發(fā)出的正常信號(hào)，同時(shí)檢測(cè)到輥道、液壓泵、潤(rùn)滑泵等設(shè)備正常后便向主傳動(dòng)電機(jī)，輥道電機(jī)發(fā)出允許運(yùn)行信號(hào)。壓下部分主要指壓下電機(jī)調(diào)整壓下輥的輥縫。輥縫的大小直接影響加工的精度，它與機(jī)組部分相互獨(dú)立。其軟件總流程圖如圖43。圖43 PLC主流程圖鋼卷小車在左端裝載鋼卷，運(yùn)行至右端，然后將鋼卷裝入開(kāi)卷機(jī)，空載后返回左端。開(kāi)卷小車在左右兩端的位置時(shí)，限位開(kāi)關(guān)提供信號(hào)。鋼卷小車空載或滿載時(shí)，傳感器提供信號(hào)。操作面板上右啟動(dòng)（ON）按鈕、停止(OFF)按鈕、復(fù)位（RESET)按鈕和自動(dòng)/手動(dòng)（AUTO/MAN)按鈕。此外，還有手動(dòng)控制按鈕工作的按鈕，它們是前進(jìn)、后退。手動(dòng)控制按鈕在手動(dòng)模式下有效。初始狀態(tài)為空載并為于左端，復(fù)位后，回到初始狀態(tài)。數(shù)字量輸入地址定義如表41所示。數(shù)字量輸出地址如表42所示。表41數(shù)字量輸入地址定義地址數(shù)據(jù)類型注釋BOOL小車啟動(dòng)按鈕BOOL小車停止按鈕BOOL小車復(fù)位按鈕BOOL自動(dòng)開(kāi)關(guān)BOOL手動(dòng)開(kāi)關(guān)BOOL手動(dòng)向右BOOL手動(dòng)向左BOOL左限位開(kāi)關(guān)BOOL右限位開(kāi)關(guān)BOOL滿載傳感器BOOL空載傳感器表42 數(shù)字量輸出地址定義地址數(shù)據(jù)類型注釋BOOL運(yùn)行方向，=1向右，=0向左BOOL運(yùn)動(dòng)或停止，=1向右，=0向左BOOL裝載BOOL卸載BOOLON指示燈BOOLOFF指示燈鋼卷小車的PLC控制程序流程圖如圖41所示。圖44 鋼卷小車PLC程序流程圖開(kāi)卷機(jī)數(shù)字量輸入地址定義，如表43所示。數(shù)字量輸出地址定義，如表44所示。表43 開(kāi)卷機(jī)數(shù)字量輸入地址定義地址數(shù)據(jù)類型注釋BOOL開(kāi)卷機(jī)卷筒縮BOOL開(kāi)卷機(jī)卷筒縮接近開(kāi)關(guān)BOOL開(kāi)卷機(jī)卷筒伸BOOL開(kāi)卷機(jī)卷筒伸接近開(kāi)關(guān)BOOL開(kāi)卷壓輥抬起B(yǎng)OOL壓輥抬起接近開(kāi)關(guān)BOOL開(kāi)卷壓輥壓下BOOL左穿帶導(dǎo)板伸BOOL左穿帶導(dǎo)板收BOOL開(kāi)卷機(jī)外支撐打開(kāi)BOOL開(kāi)卷機(jī)外支撐收回表44 開(kāi)卷機(jī)數(shù)字量輸出地址定義地址數(shù)據(jù)類型注釋BOOL開(kāi)卷機(jī)卷筒縮BOOL開(kāi)卷機(jī)卷筒伸BOOL開(kāi)卷機(jī)外支撐打開(kāi)BOOL開(kāi)卷機(jī)外支撐收回BOOL開(kāi)卷機(jī)壓輥壓下BOOL開(kāi)卷機(jī)壓輥抬起B(yǎng)OOL左穿帶導(dǎo)板伸BOOL左穿帶導(dǎo)板收其PLC程序流程圖，如圖45所示。圖45 開(kāi)卷PLC程序流程圖 矯直機(jī)矯直機(jī)位于開(kāi)卷機(jī)和左卷取機(jī)之間，夾送矯直機(jī)用于將開(kāi)卷機(jī)傳送的帶鋼頭部矯直，切頭剪用于將帶鋼頭部切齊，以利于帶鋼的穿帶軋制。矯直機(jī)的數(shù)字量輸入地址定義，如表45所示。數(shù)字量輸出地址定義，如表46所示。表45 矯直機(jī)數(shù)字量輸入地址定義地址數(shù)據(jù)類型注釋BOOL夾送矯直機(jī)沖動(dòng)BOOL矯直機(jī)沖動(dòng)停止BOOL矯直機(jī)壓下BOOL矯直機(jī)抬起B(yǎng)OOL擺動(dòng)臺(tái)抬起B(yǎng)OOL擺動(dòng)臺(tái)回程BOOL擺動(dòng)臺(tái)接近開(kāi)關(guān)1BOOL擺動(dòng)臺(tái)接近開(kāi)關(guān)2BOOL切頭剪壓下BOOL切頭剪復(fù)位BOOL右導(dǎo)板抬BOOL右導(dǎo)板降BOOL左導(dǎo)板抬BOOL左導(dǎo)板降BOOL右導(dǎo)板伸BOOL右導(dǎo)板縮BOOL左導(dǎo)板伸BOOL左導(dǎo)板縮表46 矯直機(jī)數(shù)字量輸出地址定義地址類型注釋BOOL矯直機(jī)正沖BOOL矯直機(jī)壓下BOOL矯直機(jī)抬起B(yǎng)OOL擺動(dòng)臺(tái)抬起B(yǎng)OOL擺動(dòng)臺(tái)將BOOL右導(dǎo)板抬BOOL右導(dǎo)板降BOOL左導(dǎo)板抬起B(yǎng)OOL左導(dǎo)板降BOOL右導(dǎo)板伸BOOL右導(dǎo)板縮BOOL左導(dǎo)板伸BOOL左導(dǎo)板縮BOOL切頭剪壓下BOOL切頭剪復(fù)位開(kāi)頭矯直機(jī)的PLC程序流程圖，如圖46所示。圖46 開(kāi)頭矯直機(jī)程序流程圖、主軋機(jī)、右卷取機(jī)控制程序板帶材軋制的主要環(huán)節(jié)集中在左卷取機(jī)、主軋機(jī)、右卷取機(jī)之間，其中的軋制過(guò)程頗為復(fù)雜。包括機(jī)組速度主令控制、張力控制、液壓輥縫控制、串輥、彎輥控制等。本節(jié)重點(diǎn)還是定義這幾個(gè)設(shè)備的輸入、輸出量，并且介著軋機(jī)的速度以及張力控制原理。 軋機(jī)速度控制速度設(shè)定,是按照工藝要求，從上位機(jī)進(jìn)行設(shè)定,通過(guò)以太網(wǎng)傳遞給PLC，PLC再分別傳送到各個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)。速度設(shè)定是以主機(jī)架為線速度基準(zhǔn)速度，通過(guò)設(shè)定工作輥的直徑與減速箱的減速比,分別給出上下輥的轉(zhuǎn)速給定值。根據(jù)控制功能，速度設(shè)定有正反向點(diǎn)動(dòng)設(shè)定，用于故障處理；穿帶速度設(shè)定,用于生產(chǎn)前軋機(jī)穿帶；重卷速度設(shè)定，用于軋制后分卷；軋線速度設(shè)定，用于正常軋制情況。機(jī)組的速度可從軋制表中獲取，也可由操作人員根據(jù)實(shí)際情況及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整。速度通過(guò)脈沖編碼器測(cè)量。主操作臺(tái)上設(shè)有：“升速（Speed Up）”、“降速(Speed Down)”、“保持(Hold)”、“快速停止(Quick Stop)”、“緊急停止(Emergency Stop)”等按鍵，其功能如圖47。圖47 機(jī)組速度控制圖 軋機(jī)張力控制在生產(chǎn)過(guò)程中，如果帶鋼張力不穩(wěn)定，將影響帶鋼厚度控制的精度，同時(shí)還容易造成斷帶、折疊、跑偏等故障。系統(tǒng)采用間接張力控制，通過(guò)對(duì)卷取機(jī)電流的檢測(cè)來(lái)間接計(jì)算帶鋼張力。PLC根據(jù)設(shè)定的張力值和機(jī)械設(shè)備的參數(shù)換算為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩值，并將此轉(zhuǎn)矩設(shè)定值下達(dá)給全數(shù)字直流調(diào)速裝置，由傳動(dòng)裝置自動(dòng)完成電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的死循環(huán)控制。卷取機(jī)系統(tǒng),若忽略電動(dòng)機(jī)的空載損耗,則有如下關(guān)系: (41)式中為電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩；為電動(dòng)機(jī)磁通；I為電動(dòng)機(jī)額定電流。為機(jī)電時(shí)間常數(shù)；F為卷取機(jī)張力；D為卷徑；i為機(jī)械減速比。由式(41)可知卷取機(jī)張力控制可近似看為卷取機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制，為保證張力控制的精度和穩(wěn)定性，控制系統(tǒng)要獲得線速度和卷徑兩個(gè)重要的變量。線速度測(cè)量,是通過(guò)PLC系統(tǒng)讀取卷取機(jī)前的偏導(dǎo)輥上脈沖編碼器進(jìn)行計(jì)算而獲得的。是卷徑計(jì)算需要的一個(gè)重要變量。設(shè)偏導(dǎo)輥直徑為D,每轉(zhuǎn)一周發(fā)出L個(gè)脈沖，速度采樣周期為T(ms),在一個(gè)采樣周期共計(jì)得X個(gè)脈沖，則實(shí)際線速度為：m/s (42)轉(zhuǎn)速測(cè)量精度與脈沖編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)及采樣時(shí)間有關(guān),在轉(zhuǎn)速恒定的情況下，脈沖編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)越多，采樣時(shí)間越長(zhǎng),測(cè)量精度越高。卷徑計(jì)算是通過(guò)卷筒線速度和電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速計(jì)算得出的，對(duì)于卷取機(jī)有： （43）式（43）中v為卷筒線速度；D為卷徑；n為電機(jī)轉(zhuǎn)速；i為機(jī)械減速比。在間接張力控制中,為保證張力控制的準(zhǔn)確性,要充分考慮卷取機(jī)在加減速過(guò)程中轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了加減速和摩擦轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償環(huán)節(jié),轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量即為轉(zhuǎn)矩預(yù)控值與轉(zhuǎn)矩設(shè)定值疊加,作為卷取機(jī)系統(tǒng)的合力矩,對(duì)卷取機(jī)進(jìn)行張力控制。開(kāi)卷張力一般為880kN，卷取張力一般設(shè)為18350kN。 數(shù)字量輸入、輸出地址定義卷取機(jī)與主軋機(jī)的軋制工藝過(guò)程比較復(fù)雜，所以其數(shù)字量的輸入、輸出點(diǎn)也很多。其數(shù)字量輸入地址定義，如表47；數(shù)字量輸出地址定義，如表48。表47 卷取機(jī)、主軋機(jī)數(shù)字量輸入地址定義地址類型注釋BOOL左卷取機(jī)卷筒縮BOOL左卷取機(jī)卷筒張BOOL左壓帶輥升BOOL左壓帶輥降BOOL左液壓剪切下BOOL左液壓剪復(fù)位BOOL左鉗口加緊BOOL左鉗口松開(kāi)BOOL左卷取建張BOOL左張力增BOOL左張力減BOOL左乳化液開(kāi)BOOL左乳化液關(guān)BOOL左卸荷BOOL右卷取機(jī)卷筒縮BOOL右卷取機(jī)卷筒張BOOL右壓帶輥升BOOL右壓帶輥降BOOL右液壓剪切下BOOL右液壓剪復(fù)位BOOL右鉗口加緊BOOL右鉗口松開(kāi)BOOL右卷取建張BOOL右張力增BOOL右張力減BOOL右乳化液開(kāi)BOOL右乳化液關(guān)BOOL右卸荷BOOL輥縫壓下BOOL輥縫抬起B(yǎng)OOL主機(jī)向右軋制BOOL主機(jī)向左軋制BOOL主機(jī)速度增BOOL主機(jī)速度減BOOL主機(jī)速度保持BOOL快停BOOL急停BOOL排風(fēng)投入BOOL監(jiān)控投入BOOL高壓站啟動(dòng)BOOL高壓站停止BOOL低壓站啟動(dòng)BOOL低壓站停止BOOL潤(rùn)滑泵啟動(dòng)BOOL潤(rùn)滑泵停止BOOL測(cè)厚儀開(kāi)BOOL測(cè)厚儀關(guān)BOOL工作輥換