【正文】 量輸入輸出模塊以及通信模塊的選型，初步完成了I\O口的確定。軟件部分畫出了一些模塊的流程圖，計(jì)劃以后編寫梯形圖。未完成的有電氣原理圖的繪制，目前正在學(xué)習(xí)AutoCAD，打算用此軟件繪制電器原理及接線圖。軟件大部分程序還未進(jìn)行編寫。二、 畢業(yè)設(shè)計(jì)的具體實(shí)施方案及設(shè)計(jì)思路帶材由上卷車送卷至開卷機(jī)卷筒上，帶材先后經(jīng)矯直機(jī)、機(jī)前轉(zhuǎn)向輥，立導(dǎo)輥、吹掃裝置、測(cè)厚儀臺(tái)架和機(jī)前壓緊臺(tái)，經(jīng)過軋機(jī)后帶材繼續(xù)向前通過機(jī)后導(dǎo)衛(wèi)裝置、事故處理剪、機(jī)后轉(zhuǎn)向輥、最后進(jìn)入右卷取機(jī)。開卷軋制過程：當(dāng)帶材進(jìn)入右卷取機(jī)鉗口后，右卷取機(jī)卷筒漲徑同時(shí)鉗口動(dòng)作夾住帶頭，卷筒啟動(dòng)開始卷取帶材。卷取帶材2～3圈后，機(jī)組升速軋制。軋制到帶尾在開卷機(jī)卷筒上只剩下3～4 圈時(shí)，機(jī)組減速軋制，機(jī)前壓緊臺(tái)上壓板下以穩(wěn)定帶材尾部建立后張力，當(dāng)帶尾進(jìn)入軋輥以前機(jī)組停止軋制?？赡孳堉七^程：軋機(jī)、右卷取機(jī)反轉(zhuǎn)使帶尾向左卷取機(jī)方向運(yùn)行，經(jīng)機(jī)前轉(zhuǎn)向輥進(jìn)入左卷取機(jī)卷筒鉗口，卷筒漲徑同時(shí)鉗口咬住帶材。右卷取機(jī)、主軋機(jī)、左卷取機(jī)同時(shí)啟動(dòng)并逐漸升速進(jìn)入正常軋制速度。當(dāng)帶材在右卷取機(jī)卷筒上剩2—3圈以后機(jī)組減速至穿帶速度直至停止。左卷取機(jī)、主軋機(jī)、右卷取機(jī)同時(shí)啟動(dòng)向右卷取機(jī)方向軋制，如此反復(fù)經(jīng)過數(shù)道次軋制直到軋成成品卷材。圖生產(chǎn)工藝圖以下是對(duì)控制系統(tǒng)的初步構(gòu)想，可能有不完善的地方請(qǐng)老師指正，后期會(huì)做出改善。基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)中設(shè)有1套s7400+FM458和3套s7300PLC，從站采用ET200M，直流傳動(dòng)裝置采用西門子公司的6RA70直流調(diào)速裝置。系統(tǒng)中采用現(xiàn)場(chǎng)總線來連接遠(yuǎn)程I/O和直流調(diào)速裝置。各控制器接有單獨(dú)的以太網(wǎng)，既用于與HMI信息交換，又用于各控制器間交換數(shù)據(jù)及遠(yuǎn)程編程。其中，F(xiàn)M458是厚度控制系統(tǒng)的核心控制器，該模板架構(gòu)于S7400內(nèi)，在共享SIEMENS高性能S7400PLC系統(tǒng)的同時(shí)，還具有更高級(jí)的SIMADYND實(shí)時(shí)性能。其速度更快，使用更加方便。S7400本身控制任務(wù)包括彎輥和串輥閉環(huán)控制、多臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的速度和張力的控制及必要的邏輯控制、和其它三套S7300進(jìn)行以太網(wǎng)通訊等多項(xiàng)任務(wù)。如把厚度控制系統(tǒng)放在S7400中勢(shì)必要增加S7400CPU的負(fù)擔(dān)，同時(shí)由于AGC控制系統(tǒng)要求的高實(shí)時(shí)性，高可靠性和安全性，綜合考慮最終選擇西門子FM458功能模塊。主傳動(dòng)系統(tǒng)控制器選用西門子公司全數(shù)字控制器6RA70系列，具有性能好、可靠性高、可以滿足高動(dòng)態(tài)品質(zhì)與高調(diào)速精度的要求等特點(diǎn)。對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的控制采用了靈活多樣的軟件模塊設(shè)計(jì)，可以滿足各種不同的控制要求，并具備調(diào)速系統(tǒng)最佳控制性能的自動(dòng)化功能。該控制器擁有多種方便快捷的通訊聯(lián)網(wǎng)形式，可以同自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)總線的聯(lián)網(wǎng)通訊，進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定和各種信息的交換。入口區(qū)采用一套S7300 PLC控制，完成如下功能：入口區(qū)域（開卷機(jī)、左卷取機(jī)）鋼卷車自動(dòng)上卷；鋼卷對(duì)中；預(yù)開卷等；開卷機(jī)張力給定，矯直機(jī)壓下深度控制，自動(dòng)降速甩尾；左卷取機(jī)控制張力給定，變張力卷取，自動(dòng)降速甩尾。主機(jī)區(qū)采用一套S7400+FM458完成軋機(jī)區(qū)控制，主要控制功能有：軋機(jī)區(qū)域跟蹤；軋機(jī)區(qū)域順序控制；通訊處理；設(shè)定數(shù)據(jù)處理；測(cè)量數(shù)據(jù)處理；軋機(jī)主速度控制；軋機(jī)自動(dòng)厚度控制；軋機(jī)彎輥控制；軋機(jī)串輥控制；軋輥分段冷卻控制等。出口區(qū)采用一套S7300PLC完成卷取區(qū)控制，主要控制功能有：右卷取機(jī)張力給定，自動(dòng)降速甩尾；卸卷、運(yùn)卷控制。液壓站和乳化液站控制采用一套S7300PLC控制，完成中壓液壓站和高壓液壓站的如下功能：油泵的啟動(dòng)停止保護(hù)；油箱液位控制；過濾器壓差報(bào)警；油溫冷卻控制；油箱加熱控制；各種乳化液容器液位控制，各種過濾器功能控制；與主S7400PLC和WINCC通訊傳遞集中控制信息。PLC硬件列表名稱訂貨號(hào)數(shù)量CPU4162DP6ES7 4162XK020AB01個(gè)電源模塊6ES7 4070KA010AA01個(gè)FM458功能模塊6DD1 6070AA11個(gè)EXM43816DD1 6070CA11個(gè)DI數(shù)字量輸入6ES7 4211BL00－－0AA01個(gè)DO數(shù)字量輸入6ES7 4221BL000AA01個(gè)以太網(wǎng)通訊模塊6GK7 4431EX110XE01個(gè)CPU3152DP6ES7 3152AG100AB03個(gè)DI數(shù)字量輸入待定DO數(shù)字量輸入待定AI模擬量輸入待定AO模擬量輸出待定通訊模塊待定ET200接口模板待定6RA70調(diào)速裝置待定PLC軟件部分主要有壓下部分、機(jī)組部分、以及各元件檢測(cè)和故障處理等部分組成。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。其軟件流程圖如圖1。傳動(dòng)部分所涉及的范圍較廣，要同時(shí)考慮液壓泵、潤滑泵等。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)。其軟件流程圖如圖2.圖2 壓下電機(jī)動(dòng)作流程圖圖3 主傳動(dòng)電機(jī)動(dòng)作流程圖 分布式控制系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)由S7400PLC、S7300PLC、FM456RA70、上位機(jī)PC組成，結(jié)構(gòu)為分布式控制系統(tǒng)。開卷機(jī)傳動(dòng)為一臺(tái)直流電機(jī)傳動(dòng)，左右卷取機(jī)分別為2臺(tái)直流電機(jī)串聯(lián)連接傳動(dòng)，主軋機(jī)上下輥分別為2臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)串聯(lián)連接傳動(dòng)，傳動(dòng)裝置為西門子6RA70，網(wǎng)絡(luò)有PROFITBUSDP、工業(yè)以太網(wǎng)等。下面是一個(gè)簡單的分布式控制圖，如圖3.圖4 分布式控制圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到的困難及解決方案由于此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是做基于西門子PLC的電氣控制系統(tǒng)，原來對(duì)西門子PLC的了解較少難以編寫相應(yīng)的程序，通過查閱大量相關(guān)西門子PLC的資料書籍，已經(jīng)將此問題大致解決，不過一些東西還需要去學(xué)習(xí)，比如通信模塊、ET200等。前期已經(jīng)對(duì)板帶材的軋制工藝及過程有一定的了解，到中期想要去畫電氣原理圖、plc接線圖的時(shí)候遇到了很多問題，比如繪圖軟件的選擇，六輥可逆冷軋機(jī)內(nèi)部軋輥、傳動(dòng)電機(jī)、液壓系統(tǒng)、報(bào)警保護(hù)系統(tǒng)的不了解導(dǎo)致硬件圖無法完成，相應(yīng)的軟件也無法編制。繪圖軟件由于基礎(chǔ)較弱，最終選擇了易上手的Microsoft Visio，大量查閱與軋機(jī)電氣控制相關(guān)的資料，現(xiàn)在已經(jīng)對(duì)主傳動(dòng)電機(jī)、壓下系統(tǒng)有一定的了解，可編制相應(yīng)的控制程序，不過還有很大一部分需要學(xué)習(xí)。由于實(shí)驗(yàn)臺(tái)需要對(duì)多參數(shù)進(jìn)行采集及實(shí)現(xiàn)多工況模擬，因此需要一個(gè)具有可靠性高、低成本、組態(tài)簡單、可互換、易操作、分散控制、方便運(yùn)行、數(shù)據(jù)一致等特點(diǎn)的分布式控制系統(tǒng)。同時(shí)隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，為今后設(shè)備維護(hù)的更方便、快捷提供了保證，更重要的是提高了系統(tǒng)的可靠性，增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制也要求從以往的敷設(shè)電纜改為通訊網(wǎng)絡(luò)控制。因此選擇及設(shè)計(jì)適用的、可靠性高的通信網(wǎng)絡(luò)是本文要解決的一個(gè)問題。通過這一段時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，把自己所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，對(duì)自己的幫助很大。遇到的困難通過請(qǐng)教同學(xué)導(dǎo)師得以解決，通過查閱大量資料豐富了自己的知識(shí)儲(chǔ)備，提高了自學(xué)能力?？傊ㄟ^畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)自己有很大的提升。 畢業(yè)設(shè)計(jì)及論文寫作時(shí)間安排中期答辯完以后，接下來的第一周完成電氣原理圖的繪制，第二周確定所有的輸入輸出接口，并編寫一部分程序。第三周完成程序的編寫，整個(gè)電氣控制系統(tǒng)基本完成。接下來兩周完成畢業(yè)論文，準(zhǔn)備答辯。附錄31450mm六輥可逆冷軋機(jī)組電氣控制系統(tǒng)摘要：介紹了1450mm六輥可逆冷軋機(jī)組及電氣控制系統(tǒng)構(gòu)成，主要包括：電氣系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、PI c控制系統(tǒng)、直流傳動(dòng)系統(tǒng)，AGC控制系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)廈各部分的功能廈硬件組成等。此電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，操作控制簡單，充分滿足了生產(chǎn)工藝的要求，達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)。關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；PLC控制系統(tǒng)；直流傳動(dòng)系統(tǒng)；供配電系統(tǒng)我所為某廠設(shè)計(jì)的1450mm六輥可逆冷軋機(jī)組于2006年11月10日一次負(fù)荷試車成功，并將材質(zhì)為SPHC、。，穩(wěn)速段板形公差不大于5微米，得到了廠方的肯定。1 六輥可逆冷軋機(jī)組六輥可逆冷軋機(jī)組為上下工作輥傳動(dòng)，機(jī)組由上卷小車、開卷機(jī)、開頭矯直機(jī)、右卷取機(jī)、機(jī)前裝置、1450mm六輥可逆冷軋機(jī)、機(jī)后裝置、左卷取機(jī)、卸卷小車、軋制線調(diào)整機(jī)構(gòu)及換輥車等組成。其中開卷機(jī)、左右卷取機(jī)、主軋機(jī)采用直流電機(jī)傳動(dòng)。整個(gè)直流電機(jī)總共9臺(tái)，總?cè)萘繛?510kW 。2 控制系統(tǒng)的構(gòu)成六輥可逆冷軋機(jī)組自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本配置為：電氣自動(dòng)化系統(tǒng)采用二級(jí)計(jì)算機(jī)控制、三層網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)，采用一臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作過程控制級(jí)并兼作監(jiān)控站(人機(jī)界面)；基礎(chǔ)自動(dòng)化(PLC控制系統(tǒng))通過多條專用西門子PR0FIBUSDP網(wǎng)連接遠(yuǎn)程I/0站，以實(shí)現(xiàn)機(jī)組的離散控制功能；AGC控制系統(tǒng)、過程控制級(jí)和基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)之間通過工業(yè)以太網(wǎng)連接，該系統(tǒng)配有網(wǎng)絡(luò)接口可與工廠級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通訊，從而構(gòu)成現(xiàn)代軋機(jī)的整體控制技術(shù)。 PLC控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)采用3套德國西門子S7系列PLC。軋機(jī)的直流傳動(dòng)裝置全部通過1PR0FIBUSDP網(wǎng)連接至1傳動(dòng)PLC。主要的操作臺(tái)/箱分別以遠(yuǎn)程I/0的方式通過2PROFIBUSDP網(wǎng)絡(luò)連接至2工藝PLC。系統(tǒng)所有泵站的遠(yuǎn)程I/0站通過3PROFIBUSDP網(wǎng)絡(luò)連接到3PLC。硬件組成主要有以太網(wǎng)模塊、遠(yuǎn)程接口模塊、高速計(jì)數(shù)器模塊、模擬量及數(shù)字量輸入輸出模塊。其中l(wèi)和2PLC選用CPU4l42DP，3PLC選用西門子CPU3l52DP。PLC控制系統(tǒng)采用西門子STEP7軟件編程，完成整個(gè)軋機(jī)的邏輯控制、工藝控制、彎輥系統(tǒng)控制、中間輥橫移系統(tǒng)控制、軋線自動(dòng)調(diào)整控制、泵站控制、分段冷卻等功能。 直流傳動(dòng)系統(tǒng)主機(jī)、開卷機(jī)、卷取機(jī)傳動(dòng)供電均采用ABB公司DCSS02B系列全數(shù)字式混裝可逆直流傳動(dòng)裝置(混裝)供電。全數(shù)字式直流傳動(dòng)裝置的保護(hù)功能完善，具有缺相、最大電樞電壓、失磁、測(cè)速反饋丟失等保護(hù)?？刂葡到y(tǒng)為6脈沖，4象限可逆控制系統(tǒng)。有速度自動(dòng)控制、加減速控制、電流自適應(yīng)控制、磁場(chǎng)自動(dòng)控制、圈數(shù)記憶功能、卷徑計(jì)算功能、張力控制、空載補(bǔ)償和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償、準(zhǔn)確停車、斷帶保護(hù)等功能。傳動(dòng)裝置均配備有NPBA02通訊板與1傳動(dòng)PLC進(jìn)行通訊。 HMI畫面工藝操作站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，以Windows為軟件平臺(tái)，采用西門子的WINCC V60組態(tài)軟件沒計(jì)工藝操作站的應(yīng)用軟件，并配置西門子CP1613通訊模板連接工業(yè)以太網(wǎng)，圖1為主畫面。圖1 HMI系統(tǒng)主畫面HMI畫面主要功能：操作本機(jī)組各交流電機(jī)、直流電機(jī)的啟動(dòng)或停止；卷取機(jī)速比的選擇；軋制工作制的選擇；軋制過程參數(shù)顯示；軋線控制界面；各系統(tǒng)工作狀態(tài)顯示(含機(jī)電一體品)；故障報(bào)警及顯示；軋制曲線顯示及記錄等。分主畫面、參數(shù)設(shè)置畫面、泵站控制畫面、傳動(dòng)控制畫面、曲線顯示畫面、歷史曲線打印畫面及故障報(bào)警畫面等共十余個(gè)域面。 厚度控制系統(tǒng)厚度控制系統(tǒng)為一計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。AGC基本控制功能有壓力AGC、位置AGC、速度AGC、厚度監(jiān)控、厚度預(yù)控等，由于此臺(tái)軋機(jī)配置了激光測(cè)速儀，秒流量控制功能在此軋機(jī)上得以實(shí)現(xiàn)。主要配置3臺(tái)研華工控機(jī)。AGC過程管理站計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軋機(jī)過程管理的應(yīng)用軟件，主要完成軋制工藝輸入和存儲(chǔ)、軋制過程參數(shù)顯示、產(chǎn)品檔案記錄、生產(chǎn)報(bào)表生成、通訊控制等功能。AGC控制站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)采集模板以DOS為軟件平臺(tái)編制厚度系統(tǒng)的應(yīng)用控制軟件。主要完成對(duì)厚度系統(tǒng)各壓力及位移的檢測(cè)和控制，結(jié)合測(cè)厚儀實(shí)現(xiàn)對(duì)帶材厚度的自動(dòng)控制。操作計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)厚控操作站的人機(jī)界面，主要完成：軋機(jī)預(yù)壓靠、軋制工藝選擇、厚度控制方式選擇和厚控系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示。編程軟件為Borland C++和Visual B。 速度控制系統(tǒng)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。按照線速度相等的原則以轉(zhuǎn)速的形式分配給各傳動(dòng)系統(tǒng)，因?yàn)榭赡孳堉?軋線速度設(shè)定可根據(jù)軋制方向進(jìn)行設(shè)置。3 供配電系統(tǒng)軋機(jī)供配電由高壓供電系統(tǒng)和低壓供電系統(tǒng)2個(gè)部分組成。高壓供電進(jìn)線電源為4路AC10kV三相50Hz，出線電源為9路AC635V三相50Hz。本臺(tái)軋機(jī)共選用4臺(tái)裂解式整流變壓器，分別為大的直流電機(jī)的整流裝置供電，該系統(tǒng)包括整流變壓器和進(jìn)線開關(guān)。低壓供配電進(jìn)線電源為一路AC380V三相50Hz。低壓供電是為轉(zhuǎn)向輥直流裝置、直流裝置的控制及勵(lì)磁部分、交流傳動(dòng)設(shè)備、軋機(jī)控制設(shè)備和機(jī)組機(jī)電一體品供電，該系統(tǒng)包括一個(gè)總的進(jìn)線CW1開關(guān)。其中機(jī)組的控制電源經(jīng)由低壓配電開關(guān)和隔離變壓器與進(jìn)線隔離。該軋機(jī)自2006年11月10日熱負(fù)荷試車以來，運(yùn)行穩(wěn)定，已通過設(shè)備驗(yàn)收進(jìn)入試生產(chǎn)階段，電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行良好，控制系統(tǒng)操作界面簡單友好，充分滿足了生產(chǎn)工藝的要求。成品帶材板形良好，完全達(dá)到了設(shè)汁要求。這是我所成套的系列六輥可逆冷軋機(jī)組之一，此軋機(jī)在成品寬度1000mm以上的高精度、高質(zhì)量的冷軋板帶材軋制方面有著良好表現(xiàn)，且有板型控制手段多、板形控制容易、適應(yīng)來料寬度變化大的特點(diǎn)，將逐步占領(lǐng)更多的市場(chǎng)。附錄4The 1450mm Sixroller Reverse Cold Mill Electric Control SystemYUAN Huanmei，TONG Qingxiu