【導(dǎo)讀】東北農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)說明書。帶鋼熱連軋精軋機(jī)組計算機(jī)集散控制系統(tǒng)。東北農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）

　　

【正文】 文） 28 4 硬件及上位，下位組態(tài)軟件 系統(tǒng)硬件配置 因?yàn)檫@套系統(tǒng)的各精軋機(jī)組的控制方法和系統(tǒng)配置相同，所以本文只介紹單機(jī)的控制系統(tǒng)，由于S7300 CPU3152DP的強(qiáng)大處理能力，只采用了一塊 CPU模板，由它來完成整個精軋機(jī)組 的邏輯及速度控制、位置控制 (APC ).張力控制、狀態(tài)監(jiān)測及顯示等所有的任務(wù)。 1卷取機(jī)主操作臺由一臺 ET200M來進(jìn)行控制。直流電機(jī)傳動系統(tǒng)與 PLC S7300通過 PROFIBUSDP 網(wǎng)絡(luò)連接。本系統(tǒng)主傳動控制系統(tǒng)主要針對八平兩立共十個精軋機(jī)組和精軋機(jī)組間的活套的控制，其主要配備如下： 設(shè)備名稱 數(shù)量 主電機(jī)規(guī)格型號 1立輥 (JL1) 1 Z435542,250KW,440V,625A,320KW/280/800RPM 1平輥 (JP1) 1 Z7104B1,1000KW,660V,1700A,270/800RPM 2平輥 (JP2) 1 Z7104B1,1000KW,660V,1700A,270/800RPM 2立輥 (JL2) 1 Z431511,160KW,440V,400A,270/800RPM 3平輥 (JP3) 1 Z7104B1,1000KW,660V,1700A,270/800RPM 4平輥 (JP4) 1 Z7104B1,1000KW,660V,1700A,270/800RPM 5平輥 (JP5) 1 Z7104B1,1000KW,660V,1500A,325/1000RPM 6平輥 (JP6) 1 Z7104B1,1000KW,660V,1500A,325/1000RPM 7平輥 (JP7) 1 Z7104B1,1000KW,660V,1500A,270/800RPM 8平輥 (JP8) 1 Z7104B1,1000KW,660V,1500A,325/1000RPM 為考慮備件的互換性平輥主 電機(jī)的 功率柜 額定電壓 按 800V 正向額定電流 2500A,兩臺立輥主軋機(jī)的功率柜按 440V,額定電流為 1200A,采用 以西門子 6RA7018為核心組成調(diào)節(jié)部分 ，配有一套 S7200西門子 PLC用于完成聯(lián)鎖與邏輯控制部分 。晶閘管 選用北京豐臺院 以 進(jìn)口生產(chǎn)線生產(chǎn)的晶閘管， 二者通過可靠的嫁 接 技術(shù)組成電機(jī)的調(diào)速裝置 ， 這樣的裝置性能可以達(dá)到國外先進(jìn)水平 ， 具有很高的性能價格比 。 1套 包含 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 調(diào)節(jié)柜 1臺 內(nèi)含 6RA70全數(shù)字裝置（帶自由功能塊） 1臺 CBP通訊模板 1臺 S7200PLC 1套 電機(jī)勵磁控制及勵磁主回路部分 1套 單相進(jìn)線電抗器 1臺 隔離變壓器 1臺 直流穩(wěn)壓電 源 1臺 空氣斷路器 5只 快速熔斷器 2只 分流器 2只 柜體、表計、繼電器、開關(guān)、按鈕、指示燈、端子等 1套 包含 控制柜 1臺 額定電壓 440V，額定電流 1000A，過載 倍 1分鐘 內(nèi)含 6RA70全數(shù)字裝置亽 1臺 CBP通訊模板 1臺 S7200PLC 1 臺 可控硅組件 6套 脈沖盒 6只 快速 熔斷器 6只 冷卻風(fēng)機(jī) 1臺 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 柜體、表計、指示燈、端子、母排等 本文介紹的控制系統(tǒng)，包括 S7400、 S7300、 S7200采用了四塊 CPU模板，用 MPI 連接它，來完成整個系統(tǒng)的邏輯及速度控制、位置控制 (APC ).卷取張力控制、狀態(tài)監(jiān)測及顯示等所有的任務(wù)。直流傳動系統(tǒng) 6RA70與 PLC S7300通過 PROFIBUSDP網(wǎng)絡(luò)連接。 系統(tǒng)的軟件平臺 Wincc 本次設(shè)計中上位機(jī)采用德國西門子公司的 WINCC組態(tài)軟件，下位機(jī)采用西 門子的 S7－ 300系列PLC。 WinCC是在 Microsoft Windows 95或 Windows NT操作系統(tǒng)下，在 PC機(jī)上運(yùn)行的面向?qū)ο蟮?、?shù)據(jù)開放和功能開放的 32位應(yīng)用程序系統(tǒng)。 WICC提供了工業(yè)上用于圖形顯示、信息處理、歸檔和報表的基本功能模塊，還提供了用戶文檔、過程控制軟件包和開放開發(fā)工具等可選軟件包。其強(qiáng)大的驅(qū)動程序接口、快速圖形更新和安全歸檔功能具有很高的可用性，結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)存儲方式保證了無論是組態(tài)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和運(yùn)行過程的數(shù)據(jù)都可準(zhǔn)確無誤地讀取。 WinCC的結(jié)構(gòu)如圖所示： 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 4． 3 PLC 編程軟件 STEP7 直流調(diào)速裝置的邏輯控制選用 S7－ 300系列可編程邏輯控制器。系統(tǒng)的控制環(huán)節(jié)由一臺 S7300 PLC 來實(shí)現(xiàn)對主控直流電動機(jī)的電壓、電流監(jiān)測，電動機(jī)的點(diǎn)動、運(yùn)行、停車等功能控制。 STEP7編程軟件是基于 Windows95/98或 Windows NT的為 S7300/400PLC配置和編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包。 SETP7有三種編程方法：線性編程，分部式編程，結(jié)構(gòu)化編程。 STEP 7將用戶程序指令存放在“塊”中。根據(jù)程序要求，可以用以下幾種類型的塊來存放程序指 令： 組織塊 (OB )：提供 CPU操作系統(tǒng)與用戶程序的接口。 OBI執(zhí)行用戶程序的接口。 功能塊 (FB)：有相連存儲器區(qū)的邏輯塊。單個 FB塊可以不同的即時數(shù)據(jù)塊多次調(diào)用。 FB塊定義為“可再調(diào)用”塊，用戶程序?qū)γ看?FB調(diào)用提供新參數(shù) 功能塊 (FC)：無相連存儲器區(qū)的邏輯塊。 FC塊定義為“可再調(diào)用”塊，用戶程序?qū)γ看?FC調(diào)用提供新參數(shù)，每個 S7 CPU中常駐內(nèi)存有系統(tǒng)功能塊 (SFB和 SFC)。 STEP7提供存儲程序和數(shù)據(jù)的不同類型塊。根據(jù)過程的要求，可以將程序用不同的邏輯塊加以結(jié)構(gòu)化〔組織塊、功能塊和子功能塊〕， 也可以管理處理程序的數(shù)據(jù)。 在線名稱型號數(shù)量備注。 CPU 模塊 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 CPU 3152DP 數(shù)字量輸入模塊 SM 321 7 DI32 DC24V SM 321 3 DI16 DC24V 數(shù)字量輸出模塊 SM 322 2 DO32 DC24V/ 0. 5A SM 322 5 DO16 DC24V/ 0. 5A 模擬量輸入模塊 SM 331 4 AI8 12Bit 模擬量輸出模塊 SM 332 2 AO4 12Bit 電源模塊 PS 307 10A 1 AC220V/ DC24V 電源模塊 PS 307 5A 2 AC220V/ DC24V 主接口模塊 IM 360 1 IM S 擴(kuò)展接口模塊 IM 361 2 IM R 通信卡 CP 5611 1 PCI 組態(tài)軟件采用 Siemens 公司的 WinCC V6. 2,保證了與工控機(jī)的完全兼容。 WinCC 是基于 32 位操作系統(tǒng) MS Windows95/ 98 或 Windows xp的面向?qū)ο蟮?32 位應(yīng)用軟件 ,它提供了基于全面開放式接口的解決方案 ,具有標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程序接口 ,通過標(biāo)準(zhǔn)接口 ODBC 和 SQL 能夠訪問 WinCC 所集成的過程數(shù)據(jù) ,還可以通過腳本語言直接采 用 Windows 提供的強(qiáng)大的 Win32 API 的全部優(yōu)勢。 4． 4 PROFIBUS 網(wǎng) PROFIBUS 是一種用于工廠自動化車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設(shè)備層數(shù)據(jù)通訊與控制的現(xiàn)場總線技術(shù)?？蓪?shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備層到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通訊控制并提供可行的解決方案。 PROFIBUS 現(xiàn)場總線技術(shù)是一種開放的，標(biāo)準(zhǔn)的，不依賴于生產(chǎn)廠家的總線。在國際上絕大多數(shù)公司都提供基于該總線的產(chǎn)品，而且可以將這些不同廠家的產(chǎn)品連在一根總線上。 PROFIBUSDP網(wǎng)，是一種高速低成本，用于設(shè)備級控制系統(tǒng)與分散式 I/O的通訊。 傳輸距離 ： 最大 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 傳輸速率 ： 傳輸介質(zhì) ： 屏蔽雙絞電纜 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)? ： 線性總線，兩端帶有源的總線終端電阻 站點(diǎn)數(shù) ： 每分段 32站（不帶中繼器），最多 127站（帶中繼器） 插頭連接： 9針 D型插頭 PROFIBUSDP網(wǎng)：由精軋區(qū)主 PLC 和 8臺主軋機(jī)傳動裝置及小 PLC，精軋操作臺遠(yuǎn)程 I/O站，操作臺遠(yuǎn)程 I/O 站， ET200控制柜及電動活套等現(xiàn)場設(shè)備組成。 實(shí)現(xiàn)方法 此時計算機(jī)作為編程裝置，打開 S7300編程軟件包 STEP7，先對計算機(jī)的一些 參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。然后開始對 S7300硬件組態(tài)，即對 S7300的機(jī)架底板，電源， CPU，信號模件等按其實(shí)際配置和物理地址進(jìn)行組態(tài)。最后將組態(tài)表下載 PLC以確認(rèn)。 在 STEP7中，可用梯形圖，語句表或流程圖進(jìn)行編程，若選擇“線性程序設(shè)計”方法，則把所有程序放在組織塊 OB1中即可， OB1是 PLC操作系統(tǒng)與用戶程序間的接口， PLC周期性調(diào)用此塊。若選擇“結(jié)構(gòu)式程序設(shè)計”方法，則通過組織塊 OB1調(diào)用其它塊如功能塊 FB，數(shù)據(jù)塊 DB。 S7300與上位機(jī)組態(tài)軟件 WINCC之間的通信 本次設(shè)計中用組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn) PLC與上 位機(jī)的通信，因?yàn)?WINCC提供了不同設(shè)備的通信驅(qū)動程序，所以我們不必熟悉 PLC網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議，下面介紹 S7300與 WINCC通信的實(shí)現(xiàn)方法： 1 首先啟動 WINCC，建立一個新的 WINCC項(xiàng)目，然后在標(biāo)簽管理中選擇添加 PLC驅(qū)動程序，而且要設(shè)置節(jié)電名， MPI地址等參數(shù)，而且 MPI地址必須與 PLC中設(shè)置相同 2 在組態(tài)完的 S7300下設(shè)置標(biāo)簽，每個標(biāo)簽有三個設(shè)置項(xiàng)，即標(biāo)簽名，數(shù)據(jù)類型，地址，其中最重要的是標(biāo)簽地址，它定義了此標(biāo)簽與 S7300中某一確定地址如某一輸入位，輸出位或中間位等一一對應(yīng)關(guān)系。設(shè)置標(biāo) 簽地址可以直接利用 STEP7中配置的變量表，如設(shè)置標(biāo)簽地址為 ，表示 S7300中輸出地址 。用此方法，將 S7300與 WINCC之間需要通信的數(shù)據(jù)一一做成標(biāo)簽，即相當(dāng)于完成了S7300 與 WINCC之間的連接。 3 在圖形編輯器中，用基本元件或圖形庫中對象制作產(chǎn)生工藝流程監(jiān)控畫面，并將變量標(biāo)簽與每個對東北農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 象連接，也就相當(dāng)于畫面中各個對象與現(xiàn)場設(shè)備連接，從而可以在 CRT畫面上監(jiān)視，控制現(xiàn)場設(shè)備。 5 結(jié) 論 本文介紹了帶鋼熱連軋精軋機(jī)組計算機(jī)集散控制系統(tǒng)的生產(chǎn)過程。及其對測控系統(tǒng)的要求，從目前國內(nèi)外帶鋼熱連軋精軋生產(chǎn)過程自動控制的現(xiàn)狀著手，對計算機(jī)集散控制系統(tǒng)原理做了詳細(xì)的描述。結(jié)合在西門子 6RA70 全數(shù)字控制器里，闡述了其工作原理和應(yīng)用。 這里活套的控制和軋機(jī)主傳動調(diào)速控制做了重點(diǎn)論述。保證軋制過程的正常進(jìn)行，必須使得單位時間內(nèi)通過各機(jī)架的金屬流量相等，即各機(jī)架上軋件的橫截面積與金屬流動速度的乘積相等。秒流量方程僅僅適用于穩(wěn)定軋制狀態(tài)。在實(shí)際軋制過程中，要保持各機(jī)架的秒流量相等，會受到很多工藝因素制約，況且各工藝參數(shù)之間還存在比較復(fù)雜的關(guān)系。因此在連軋過程中，必須對連軋機(jī)主傳動的轉(zhuǎn)速隨時迅速準(zhǔn) 確地調(diào)整，糾正帶速偏差，實(shí)現(xiàn)正常地連軋生產(chǎn)。最后 討論了 電氣傳動部分 ，它 包括 SIMOREG 6RA70全數(shù)字直流調(diào)速裝置和直流電動機(jī)等，完成直流電動機(jī)的速度控制及 轉(zhuǎn)矩控制 。東北農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 參考文獻(xiàn) [1] 張殿華，鄭芳，鄒宵燕 熱連軋機(jī)活套控制系統(tǒng)的研究與發(fā)展 基礎(chǔ)自動化 2021， 6（ 3）： 1－ 5 [2] 劉相華，王國棟 熱軋帶鋼新技術(shù)的發(fā)展 鋼鐵研究 2021， 9（ 5）： 1— 4 [3] 彭杰 西門子 6RA70 全數(shù)字式直流調(diào)速裝置簡介 一重技術(shù) 2021， 1： 18— 19 [4] 劉蘇，張少明，彭兆豐，肖芳，許海濤 熱軋 窄帶鋼精軋機(jī)組中的活套自動控制 冶金自動化 2021，（ 3）： 5— 9 [5] 江世彬 帶鋼熱連軋電動活套自動控制 軋鋼自動化 2021， 17（ 4）： 51— 54 [6] 黃志武，陳特放，蔣新華 雙閉環(huán)控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的研究 長沙鐵道學(xué)院學(xué)報 2021， 17（ 1）： 25— 28 [7] 范偉 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)優(yōu)選設(shè)計 武鋼技術(shù) 2021， 38（ 4）： 37— 45 [8] 崔新，孟新，侯林 6RA70 系列直流調(diào)速裝置的應(yīng)用技巧 一重技術(shù) 2021， 2： 21— 22 [9] 陳景滸 傳統(tǒng)熱連軋生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展 南方金屬 2021， 125（ 4）： 7— 9 [10] 張登山 SIEMENS 新型直流驅(qū)動裝置 SIMOREG DC MASTER 6RA70 電氣傳動 2021， 2： 62— 63 [11] 王剛 熱連軋帶鋼的板形控制 山西冶金 2021， 1： 14— 29 [12] 張殿華，鄭芳，鄒宵燕 熱連軋機(jī)活套控制系統(tǒng)的研究與發(fā)展 基礎(chǔ)自動化 2021， 6（ 3）： 1— 8 [13] 張柳芳，王彥輝 速度和電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計新探 平頂山師專學(xué)報 2021， 15（ 2）： 30— 33 [14] 靖敏 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)全數(shù)字化設(shè)計 機(jī)床電器 2021