黃 春

(成都金自天正智能控制有限公司，四川成都 610041)

1 引言

目前，鋼鐵已被廣泛應用于機械、航空航天、國防等各個領域，它是每個國家國民經濟的基礎原料，在國民經濟中占有相當重要的地位。鋼鐵企業(yè)的自動化集成度也越來越高，PLC控制系統(tǒng)因其強大的穩(wěn)定性和抗干擾能力在鋼鐵生產線上應用較為廣泛，本文介紹西門子S7400 PLC控制系統(tǒng)在某中型棒材生產線的冷床收集區(qū)的應用。

2 系統(tǒng)配置概述

本項目基礎自動化系統(tǒng)配置的總體原則是:先進、可靠、開放、經濟、合理。

因此，基礎自動化系統(tǒng)采用SIEMENS S7400 PLC系列的處理器 CPU 414-2 DP。PLC系統(tǒng)之間、PLC與人機界面HMI之間采用以太網通訊;PLC與電氣傳動控制系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)遠程站ET200之間采用Profibus-DP網通訊。PLC的程序采用西門子STEP-7 V5．5進行編制，畫面采用西門子WINCC 6.0進行編制。

冷床收集區(qū)PLC3系統(tǒng)網絡結構圖如圖1，自動化系統(tǒng)的網絡設備采用具有極高可靠性的工業(yè)以太網產品。具體而言，系統(tǒng)采用高速交換機，交換機之間用光纖連接，各個PLC系統(tǒng)、人機界面HMI及工程師站連接到各自對應的交換機上，通過以太網實現通信和數據交換。

圖1 冷床收集區(qū)PLC3系統(tǒng)網絡結構圖

PLC3同其它設備的數據交換主要通過以下網絡實現:

以太網:和軋線上其它PLC間的信號交換(非快速信號);同操作站HMI和工程師站的通訊，完成過程數據的設定和顯示，通過工業(yè)以太網CP443-1連接。

PROFIBUS-DP1網:CP1-4(冷床操作臺)、CP1-5(2#冷鋸操作臺)、CP1-6(收集操作臺)、RT31遠程站，掛在CPU之DP口上。

PROFIBUS-DP2、DP3網:用于冷床及收集區(qū)輥道變頻傳動裝置。傳動的控制信號和狀態(tài)信號都通過該網絡傳送。變頻器掛在兩塊Profibus-DPCP443-5網卡上。由于傳動變頻器較多共45臺，所以分別掛在2塊網卡上。

3 控制過程

整個中棒項目包括加熱爐系統(tǒng)、主軋線系統(tǒng)、軋線輔助系統(tǒng)和冷床收集系統(tǒng)共4個系統(tǒng)，本文介紹的是冷床收集系統(tǒng) PLC3。PLC3負責從冷床輸入輥道至成捆材收集臺架區(qū)域內設備的自動化控制。PLC3由主控制柜、操作臺、若干ET200遠程站及若干就地操作箱組成。

3．1 PLC 控制方法

PLC3主控制柜放置在2#電氣室，RT31遠程站放置在收集區(qū)現場;操作臺CP1-4設置在操作室CP1-4內，用于3#飛剪后輥道、冷床輸入輥道到1#冷鋸的操作;操作臺CP1-5設置在操作室CP1-5內，用于2#冷鋸入口輥道、2#冷鋸、1#檢查臺架入口輥道、2#檢查臺架入口輥道的操作;操作臺CP1-6設置在操作室CP1-6內，用于收集區(qū)域的操作。

現場檢測元件信號:接近開關、光電開關、鋼材溫度等現場傳感器信號都是接入RT31遠程站，通過DP網讀入PLC，經過PLC邏輯運算程序處理后把輸出信號通過DP網傳給RT31遠程站，經過輸出中間繼電器控制現場閥臺等執(zhí)行元件動作。操作臺的開關、按鈕信號也是通過DP網讀入PLC中，在PLC中經過邏輯運算后，把輸出信號通過DP網輸出到操作臺點亮指示燈或蜂鳴器?，F場電機的控制用的變頻器調速控制，PLC首先通過DP網讀入變頻器、電機的狀態(tài)，經過PLC邏輯運算后，把輸出信號通過DP網輸出給變頻器，通過控制變頻器實現對電機的啟動、停止、正轉、反轉和速度的控制。

3．2 PLC 控制功能

冷床收集區(qū)自動控制系統(tǒng)主要控制功能如下:

冷床輸入輥道連鎖及速度控制;裙板聯(lián)鎖控制;冷床速度控制及邏輯聯(lián)鎖控制;卸鋼小車及聚集鏈速度控制和邏輯聯(lián)鎖控制;對齊輥道速度控制;冷床輸出輥道、冷剪輸入及輸出輥道的速度控制和邏輯聯(lián)鎖控制;冷剪機及定尺機的控制;1#、2#冷鋸機的控制;收集區(qū)域輥道、鏈條速度控制及邏輯聯(lián)鎖控制。

除了上述主要對電機的控制外，現場還有氣缸閥臺、液壓閥臺的控制，包括升降擋板、升降小車、打包機夾緊裝置、升降鏈條等。

3．3 畫面監(jiān)控與參數設定

現場設備的大部分操作可以在操作臺和操作箱完成，其他參數設置需要在畫面上輸入，傳動狀態(tài)可以在畫面上監(jiān)控。冷床收集區(qū)PLC3畫面監(jiān)控和參數設定如圖2。

圖2 冷床收集區(qū)PLC3畫面監(jiān)控和參數設定

冷床收集區(qū)畫面監(jiān)控和參數設置內容包括:

可以顯示軋線主操作臺操作站的全部畫面，但不能進行參數修改和操作(只讀權限);冷床區(qū)各電氣設備的狀態(tài)(合/分閘、就緒/故障、運行/停止等);冷床區(qū)各電氣設備的故障信息，包括故障內容、產生時間、解除時間等;冷床區(qū)各控制設備的參數設定，包括速度，時間等;查看各通訊網絡的工作狀態(tài)和故障診斷等。

冷床區(qū)的一些參數在畫面上“冷床參數設定”標簽下由操作人員設置。包括冷床輸入輥道超前率、裙板下位等待時間、中位等時間，冷床延時啟動時間，輥道、鏈條的速度等。

“冷床區(qū)狀態(tài)顯示”標簽下可以查看現場信號的狀態(tài)，如:接近開關的高位、低位、前位、后位等。

“傳動狀態(tài)顯示”標簽下可以查看每個變頻器的傳動就緒、運行、正轉、反轉、故障等狀態(tài)。

操作臺CP1-4、CP1-5、CP1-6的急停信號也可以在畫面上顯示，也可以對各個操作臺進行復位。在畫面中可以直觀地監(jiān)控各個設備的狀態(tài)，可以及時地修改相應參數，調整現場設備運行速度等參數。

4 結論

本控制系統(tǒng)采用了西門子PLC控制系統(tǒng)、WINCC畫面監(jiān)控系統(tǒng)、變頻調速系統(tǒng)，具

有較高的可靠性、穩(wěn)定性、可擴展性、抗干擾能力強和維護方便等特點，在畫面上可以監(jiān)控設備運行狀態(tài)、工作情況，而且可以直接在畫面設定速度、時間等參數，操作方便、直觀。實現了對冷床收集區(qū)設備的實時自動化控制，并且大大節(jié)約了經濟成本和設備檢修維護成本。

［1］ 陳在平，趙相賓．可編程控制器技術與應用系統(tǒng)設計［M］．北京:機械工業(yè)出版社，2012．

［2］ 廖常初．S7-300/400 PLC應用技術［M］．北京:機械工業(yè)出版社，2005．

［3］ 邊春元，任雙艷，等．S7-300/400 PLC實用開發(fā)指南［M］．北京:機械工業(yè)出版社，2007．