趙 菁,王 錟

（安徽馬鋼自動(dòng)化信息技術(shù)有限公司,安徽馬鞍山243000）

SIMOTION D在大H型鋼檢查臺(tái)改造上應(yīng)用

趙 菁,王 錟

（安徽馬鋼自動(dòng)化信息技術(shù)有限公司,安徽馬鞍山243000）

介紹了西門子simotion D425在馬鋼H型鋼檢查臺(tái)改造上應(yīng)用。重點(diǎn)闡述了該系統(tǒng)的工藝流程、傳動(dòng)配置及在Scout中如何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的配置與編程。

位置控制；Simotion D；Scout；執(zhí)行系統(tǒng)；MCC

1 導(dǎo)言

馬鋼第三鋼軋總廠H型鋼3#主電室輔傳動(dòng)系統(tǒng)為西門子6SE70系列變頻器。系統(tǒng)采用公共直流母線的形式，其公共整流裝置均為可控硅器件的整流回饋模式整流器。由于可控硅整流器為半控器件系統(tǒng)，其固有特性對(duì)供電電網(wǎng)有較高要求，當(dāng)供電系統(tǒng)存在諧波時(shí)，整流器易發(fā)故障。另外該系統(tǒng)已運(yùn)行達(dá)15年，目前備件已無(wú)法良好供應(yīng)。為解決上述問題，確保后期生產(chǎn)的正常進(jìn)行以及備件的良好供應(yīng)，決定采用SIEMENS SINAMICS系列調(diào)速裝置對(duì)原有系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)。

2 工藝要求及解決方案

2.1 檢查臺(tái)工藝要求

在3#主電室內(nèi)的輔傳動(dòng)系統(tǒng)包括熱鋸、冷床、矯直機(jī)、冷鋸等輥道以及檢查臺(tái)三段鏈及輸出小車。其中大部分為輥道類型的傳動(dòng)，采用S120配CU320控制單元即可完成驅(qū)動(dòng)要求，但檢查臺(tái)三段鏈與輸出小車的傳動(dòng)裝置存在特殊的定位要求，不能采用普通的配置。

檢查平臺(tái)由三段鏈及輸出小車組成。1#鏈負(fù)責(zé)從輸入輥道上接收型鋼，鏈條首部和輥道交錯(cuò)布置，可以由液壓驅(qū)動(dòng)而做升降運(yùn)動(dòng)。開始接鋼時(shí)，首部上升將型鋼從輥道表面托起并向2#鏈運(yùn)輸，當(dāng)型鋼離開輥道后首部落下，其位置略低于輥道面準(zhǔn)備下次接鋼。2#鏈主要起運(yùn)輸作用，在與3#鏈的交接處設(shè)有翻鋼鉤，翻鋼鉤的作用是將型鋼由“H”型翻轉(zhuǎn)成“工”型方便對(duì)型鋼表面的檢查。鋼坯進(jìn)入3#鏈后將再次由翻鋼鉤翻轉(zhuǎn)，呈“H”型，對(duì)另一面進(jìn)行檢查。在3#鏈的末端設(shè)有輸出小車，輸出小車在原位等待鋼坯的到來(lái)，鋼坯到達(dá)定訂位置后小車上升將鋼提起脫離3#鏈，然后向輸出輥道方向運(yùn)動(dòng)，到達(dá)輸出輥道上方時(shí)小車下降，將型鋼放置在輥道面上，隨后反向運(yùn)動(dòng)返回原位。輸出輥道上的型鋼根據(jù)檢查的結(jié)果可以運(yùn)往改尺區(qū)改尺，或者作為成品運(yùn)往堆垛區(qū)。

在整個(gè)控制過(guò)程中對(duì)1#鏈?zhǔn)撞康南陆担?#、3#鏈翻鋼鉤翻鋼，3#鏈與輸出小車的交接，輸出小車向輸出輥道落鋼等過(guò)程中都需要對(duì)型鋼的位置進(jìn)行跟蹤以達(dá)到精確定位。由于型鋼具有多種規(guī)格，每種規(guī)格的定位要求不一樣，而且在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中還存在高低速的轉(zhuǎn)換，如果定位不準(zhǔn)的話，就會(huì)造成砸壞輥道，翻鋼失敗，撞壞護(hù)板等事故。

因此僅僅采用PLC進(jìn)行控制，其位置精度不能滿足要求，原系統(tǒng)檢查臺(tái)三段鏈與輸出小車的位置控制是由T300工藝板來(lái)完成的。T300是安裝在6SE70傳動(dòng)裝置內(nèi)部的，直接和傳動(dòng)通訊，可以對(duì)其組態(tài)編程完成特殊的工藝控制任務(wù)，如張力控制、位置控制、閉環(huán)控制等。它的運(yùn)算及響應(yīng)速度都優(yōu)于PLC與傳動(dòng)配合的方案，但因T300在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行達(dá)十五年之久，設(shè)備老化且備件無(wú)法及時(shí)供上，急待升級(jí)改造。

2.2 解決方案

為滿足控制精度，此次升級(jí)將采用SIMOTION D方案。SIMOTION D是西門子SIMOTION三種硬件平臺(tái)之一，是基于SINAMICS S120驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。由于其集成了邏輯控制與運(yùn)動(dòng)控制，可以獨(dú)立完成以往PLC加機(jī)電調(diào)速器的所有功能。消除了純PLC自動(dòng)化功能和運(yùn)動(dòng)功能之間的傳統(tǒng)區(qū)分，實(shí)現(xiàn)了兩者功能的合并。

SIMOTION D平臺(tái)由SIMOTION D控制模塊（如D425））通過(guò)DRIVE-CLiQ接口與SINAMICS S120的其它模塊（如功率模塊）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，可輕松實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)同步。DRIVE-CLiQ是用于SINAMICS S120系列變頻器內(nèi)部組件之間通訊專用的協(xié)議，允許SINAMICS S120傳動(dòng)之間甚至包括電機(jī)和編碼器之間進(jìn)行快速可靠地通訊。DRIVECLiQ電纜使用了POE(Power Over Ethernet)技術(shù)，在為一些基于IP的終端傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的同時(shí)，還能為此類設(shè)備提供直流供電。因此也可以用于SMC（編碼器模塊）與編碼器之間的連接。

具體配置為每塊D425-2 DP將控制兩臺(tái)S120（通過(guò)帶DRIVE-CLiQ接口的控制單元可控制多臺(tái)傳動(dòng)），通過(guò)編碼器模塊SMC30讀取電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，在D425內(nèi)部進(jìn)行速度同步以及定位控制。同步方式可采用主從方式或虛擬主軸進(jìn)行控制。配置圖見圖1。

圖1 Simotion D方案配置圖

3 Simotion Scout編程實(shí)現(xiàn)

Scout是用于調(diào)試Simotion的工具。由于Scout集成了Starter，除了可以完成軸控制參數(shù)的設(shè)定、控制程序編輯、凸輪曲線設(shè)定，同時(shí)還可以完成硬件組態(tài)與識(shí)別、驅(qū)動(dòng)參數(shù)的設(shè)置、電機(jī)動(dòng)態(tài)特性調(diào)試。

Scout包含多種格式的編程軟件，面對(duì)不同任務(wù)的特點(diǎn)可以采用不同的語(yǔ)言來(lái)創(chuàng)建程序，包括MCC (MotionControlChart)、LAD(StructuredText)、ST (Structured Text)。MCC是一種圖形化的編程語(yǔ)言，諸如定位、同步等功能都有圖形化的命令與之對(duì)應(yīng)，適用于編寫順序執(zhí)行的程序。LAD是PLC中廣泛使用的一種編程語(yǔ)言，適用于邊沿觸發(fā)、二進(jìn)制數(shù)據(jù)處理等邏輯控制程序。ST是一種基于文本的類似于PASCAL的高級(jí)編程語(yǔ)言，適用于處理數(shù)據(jù)和包含數(shù)學(xué)算法的程序。

為了完成上述的工藝任務(wù)，根據(jù)各種編程方式的優(yōu)勢(shì)，在本項(xiàng)目中使用了MCC和ST兩種形式相結(jié)合的方案。由MCC完成運(yùn)動(dòng)控制，包括速度控制與位置控制；由ST完成與其他PLC接口，邏輯聯(lián)鎖、TO（工藝對(duì)象，如軸）、DO（驅(qū)動(dòng)對(duì)象，如S120）控制等。這些程序最終在執(zhí)行系統(tǒng)中進(jìn)行分配，3#鏈與輸出小車程序的執(zhí)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2。

圖2 3#鏈與輸出小車執(zhí)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在執(zhí)行系統(tǒng)中Startup task在CPU從STOP狀態(tài)切換到RUN狀態(tài)時(shí)執(zhí)行；Shutdown task在CPU從RUN狀態(tài)切換到STOP狀態(tài)時(shí)執(zhí)行。Motion Task為順序執(zhí)行的任務(wù)，每個(gè)Motion Task只執(zhí)行一次，一般都選擇在Startuptask后執(zhí)行；Background Task為非周期的循環(huán)執(zhí)行，執(zhí)行的時(shí)間根據(jù)任務(wù)中的程序長(zhǎng)度而定。同步任務(wù)按照指定的系統(tǒng)時(shí)鐘周期或用戶指定的時(shí)間周期執(zhí)行。

程序的核心為MCC編寫的運(yùn)動(dòng)控制部分。MCC Unit是MCC程序的基本單元，在SIMOTION程序中可以建立多個(gè)MCC Unit來(lái)給不同的任務(wù)分組。每個(gè)MCC Unit又可以包含多個(gè)MCC Chart，每個(gè)MCC Chart都是一個(gè)獨(dú)立的程序，與Motion Task結(jié)合使用使程序的執(zhí)行更加簡(jiǎn)單明了。3#鏈速度控制的圖形化MCC程序如圖3，每個(gè)命令都可以設(shè)置具體的參數(shù)或編寫相應(yīng)的計(jì)算公式。

4 總結(jié)

改造后的系統(tǒng)完全實(shí)現(xiàn)了原有系統(tǒng)的功能。采用Scout的MCC編程替代原T300的STRUC L編程使程序結(jié)構(gòu)更清晰，系統(tǒng)的維護(hù)與故障診斷執(zhí)行效率更高。Simotion的控制精度能達(dá)到0.01mm，滿足原系統(tǒng)的要求。這次探索為今后在H型鋼生產(chǎn)線上9#、10#堆垛臺(tái)運(yùn)輸鏈這類有著更復(fù)雜的同步要求的系統(tǒng)改造提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

圖3 3#鏈速度控制MCC

[1]張翼成,林嘉瑜,胡明樟.Siemens Simotion D425在矯直機(jī)中的應(yīng)用[J].冶金叢刊.2007年第5期.

[2]王康等.西門子Simotion運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)在托輥管加工機(jī)床中的應(yīng)用[J].機(jī)床與液壓.2011年第4期.

[3]靳鵬飛.SlMOTION運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)在鋼鐵行業(yè)中的應(yīng)用[J].山西冶金.2011年第5期.

[4]王薇主編.深入淺出西門子運(yùn)動(dòng)控制器——SIMOTION實(shí)用手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2013-9-1.

Application of SIMOTION D in Revamping of the Inspection Station for H-Beams at MaSteel

Zhao JingWang Tan
(The Automation Engineering Co.of Maanshan Iron&Steel Co.,Ltd.,Maanshan,Anhui 243011,China)

The application of Simemens Simotion D425 in revamping of the inspection station for H-Beams in MaStee1 is introduced.The process flow,drive configuration and how to achieve system configuration and programming in Scout are mainly described.

position control;Simotion D;Scout;execution system;MCC

TP27

B

1006-6764（2014）11-0074-03

2014-07-20

趙菁（1967-），大專學(xué)歷，工程師，現(xiàn)從事自動(dòng)化傳動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)工作。