拉矫重卷机组自动控制系统-孟哲

唐钢冷轧薄板厂拉矫重卷机组自动控制系统孟哲李连山唐钢冷轧薄板厂自动化部河北唐山063016摘要：唐钢冷轧薄板厂拉矫重卷机组自动控制系统由两级组成。一级控制系统由两个CPU共同实现。其中基于SIMADYND系统的功能模块FM458-1DP用于实现主传动的功能，基于SIMATICS7系统的CPU414-2DP用于实现生产线的顺序控制。二级管理系统由MMI人机界面、MNG管理站和ENG工程师站组成。关键词：SIMADYND、SIMATICS71拉矫重卷机组自动控制系统的结构体系拉矫重卷机组自动控制系统主要由以下五部分组成：用于管理和过程控制的计算机、MMI人机界面、由以太网和ProfibusDP网络组成的高速网络通讯系统、与主传动通过ProfibusDP网络通讯的主PLCSIMATICS7400、用于逻辑控制的PLC和用于调节系统的FM458-1DP功能模块。该系统由两级组成。一级控制系统通过AC/DC变频传动控制、延伸率控制和平直度控制等控制以提高板材质量，以及逻辑功能控制，对电机、传感器、执行器和操作面板的控制，一级控制系统可以减少生产线故障时间，从而使生产线更加稳定的运行。二级管理系统用于组织和优化工艺控制，提高产品质量。该系统的配置图如下：2一级控制系统该条生产线自动控制系统由两个CPU共同实现。其中基于SIMADYND系统的功能模块FM458-1DP用于实现主传动的功能，基于SIMATICS7系统的CPU414-2DP用于实现生产线的顺序控制。2.1SIMADYND功能模块FM458-1DP应用于西门子S7-400,是为自由组态闭环控制设计的，有包含300个功能块的库函数和CFC连续功能图图形化组态软件，带有PROFIBUS-DP接口；它可以执行计算、开环和闭环控制，通过扩展模块EXM438-1可以对I/O和通信进行扩展。2.1.1硬件配置：FM458-1DP模块的PROFIBUS端口X3接主传动和辅传动的所有变频器，该模块通过本地扩展总线（LE）与扩展模块EXM438-1相连，EXM438-1模块的三个端口X1、X2、X3分别接SU13的X1端口，SU13的端子与现场的设备相连，比如上卷小车升降的模拟量输出，给静电涂油机和CPC、EPC设备的生产线的速度的模拟量输出，卷径测量传感器发送给EXM438的模拟量输入，开卷机、卷曲机直径跟随编码器，4、5号张力辊延伸率编码器，入口、出口转向辊编码器，焊缝跟踪编码器，二进制位的输入等等。2.1.2软件：FM458-1DP功能模块使用图形配置界面CFC进行编程，在我们的系统中，所有的传动程序都存储在此模块中，主要有模拟信号和数字信号的读取，编码器值的读取，主速度跟随，整流单元的控制，开卷机处带尾的自动降速，达到分切直径的自动降速，达到分切长度和重量的自动降速，开卷机电机的控制，拉矫机延伸率的控制，活套电机的控制，1-10号张力辊电机的控制，卷边机电机的控制，卷曲机电机的控制，上卷小车、卸卷小车、立导辊电机的控制和数据通讯等等。FM458-1DP模块及CFC程序如下图所示：2.2SIMATICS72.2.1硬件配置SimaticS7系统的硬件由中央机架、电源模块PS407、CPU414-2DP、功能模块FM458-1DP，扩展模块EXM438－1、信号模块SM421、SM422、通讯模块CP443-5、CP443-1、ET200等模块组成，如下图所示：2.2.2软件特性：PLC程序是西门子标准软件包STEP7环境下开发的，工程师站安装有WindowsXP操作系统和SIMATICSTEP7软件，PLC程序保存在工程师站。PLC程序实现的主要功能有生产线运行的许可条件，报警，焊点跟踪，带尾检测，电机速度的改变，上卷小车自动上卷程序，拉矫机弯辊和矫直辊的液压动作、自动程序，入口、出口张力辊电机的状态及速度参数和转矩参数，液压站的控制，卸卷小车自动卸卷程序，步进梁自动程序程序，与SIMADYND的通讯，以及对纠偏、焊机、涂油机等单体设备的控制等程序。3二级管理系统二级管理系统由三台PC站和一台UPS稳压电源组成。PC站通过以太网与PLC连接。PC站分别为人机界面（MMI）、管理站（MNG）、工程师站（ENG），其中MMI站可以不依赖其它两站单独工作，它是整个系统的核心。二级系统所使用的应用软件为SUPERVISORSYSTEM，它是使用VB开发的，分别安装在MMI站和MNG站上，两站的具体功能有所不同。SUPERVISORSYSTEM是一个非常完整而有效的工具,它可以随时安排工作计划，可以进行调节控制，可以进行简单而快速的数据分析。二级系统的主要功能如下：a.初始数据管理无论是MMI站还是MNG站，此功能均可用，操作人员可以对钢卷的数据进行插入、修改和删除等操作。b.自动设置相关参数当操作人员输入了产品的初始数据之后，如果以后生产与初始数据类似的产品，可以不再手动设置参数，而是自动调用初始数据的参数。c.一级与二级之间的通讯一级PLC与二级MMI站之间的通讯是通过安装在MMI站上的SimaticNet软件实现的。d.生产线状态显示画面上模拟显示了生产线的实际数据（如速度、延伸率、工作时间等），如下图所示：e.生成报表当每卷钢下线后，相关的数据（如卷重，工作时间，工艺参数等）将被保存在二级数据库相应的表中，并可用生成报表打印出来。3.1MNG站的基本功能•PDI初始数据输入管理•产品计划•历史数据的分析•子菜单的应用•历史日志•延时日志•用户和密码•改变用户3.2MMI站的基本功能•报警•历史报警•许可条件•主界面•厚度跟踪•工作界面•实时曲线•自动循环•子菜单的应用•调节控制•机器设定值•用户和密码•改变用户3.3工程师站的基本功能工程师站安装了SiemensStep7和SiemensDrivemonitor软件，可以对整个自动控制系统进行监视和修改。工程师站是维护人员不可缺少的工具，可以快速地发现问题，解决问题。工程师站通过以太网与PLC联接，通过485接口与变频器联接。4结束语唐钢冷轧薄板厂拉矫重卷机组自动控制系统经过几次较大的技术改造之后，运行非常稳定，故障时间很少，同时它的年生产能力也大大超过了设计能力，为我厂创造了可观的经济效益。