許石，張文龍，陸偉斐

1.馬鞍山鋼鐵股份有限公司，安徽 馬鞍山 243000；2.西寧特殊鋼股份有限公司，青海 西寧 810005

馬鋼車輪的MRX-4000大環(huán)件軋機(jī)是1臺日本生產(chǎn)的全自動數(shù)控軋機(jī)，系統(tǒng)采用PLC-300作為主控制平臺，上位機(jī)采用工控機(jī)控制，此工控機(jī)程序采用VISUAL BASIC進(jìn)行編程，數(shù)據(jù)的輸入與輸出、普通報警顯示等功能全部在此工控機(jī)上進(jìn)行，同時自動對所軋制的環(huán)件計(jì)算出的軋制曲線。

圖1

一、問題的提出

大環(huán)件軋機(jī)自投產(chǎn)以來，上位機(jī)控制系統(tǒng)采用日方自行設(shè)計(jì)研發(fā)的控制程序給PLC發(fā)送數(shù)據(jù)及讀取相關(guān)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行軋制工藝的計(jì)算和控制。多年來我方人員只能使用該程序，由于無法得到相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型及源程序，對其程序的編程方式、編程結(jié)構(gòu)等都不知道，無法擴(kuò)展程序，無法增加需要的內(nèi)容。

而在實(shí)際的生產(chǎn)中，大環(huán)件軋機(jī)經(jīng)常在軋制過程會出現(xiàn)突然軋大或軋小、軋制橢圓的問題，具體原因有許多，但是一直無法解決，其中一個原因是工控機(jī)在下載PLC數(shù)據(jù)時數(shù)據(jù)偶爾出現(xiàn)通信錯誤，造成數(shù)據(jù)出錯，軋制仍按照原數(shù)據(jù)進(jìn)行；另外日方在設(shè)計(jì)軋機(jī)控制程序時，未留有擴(kuò)展權(quán)限，許多數(shù)據(jù)只能通過PLC監(jiān)控才能獲取，如控制軸給定壓力與反饋壓力，報警信號的擴(kuò)展等，處理故障時非常麻煩。

二、解決方案

針對這個問題，決定為大環(huán)件軋機(jī)增加MP377觸摸屏，以增加進(jìn)一步控制軋機(jī)的能力，實(shí)現(xiàn)對軋機(jī)的監(jiān)控、調(diào)試，觸摸屏的編程通過Wincc Flexible組態(tài)軟件進(jìn)行。WinCC flexible軟件是德國西門子公司工業(yè)全集成自動化的子產(chǎn)品，是一款面向機(jī)器的自動化概念的HMI 軟件。SIMATIC HMI提供了一個全集成的單源系統(tǒng)，用于各種形式的監(jiān)控任務(wù)。使用SIMATIC HMI，可以始終控制過程并使機(jī)器和設(shè)備持續(xù)運(yùn)行，WinCC flexible用于組態(tài)用戶界面以操作和監(jiān)視機(jī)器與設(shè)備，提供了對面向解決方案概念的組態(tài)任務(wù)的支持。

三、實(shí)施

采用最新的MP377作為觸摸屏，此款彩色觸摸屏屏幕大、顯示清楚，響應(yīng)速度快，系統(tǒng)為windows界面，操作方便。

為了不與原PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)沖突，同時考慮到觸摸屏在脫網(wǎng)后不會對系統(tǒng)產(chǎn)生影響，采用以太網(wǎng)通信方式，沒有將觸摸屏組態(tài)到原有的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)中，使用CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問及沖突檢測）技術(shù)，并以10M/s的速率運(yùn)行。采用這樣的方式后就無須更改PLC硬件組態(tài)，又方便又可靠。其觸摸屏系統(tǒng)框圖如圖1所示。

四、實(shí)施效果

1.直接在觸摸屏上修改相關(guān)數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)抱輥止動器的校正與錐輥長度的校正，改變現(xiàn)在的校正方式，操作方法簡單，所有的操作步驟全部顯示在觸摸屏上，大大節(jié)約校正所需時間。

2.通過與PLC的通信，將軋制數(shù)據(jù)回傳到觸摸屏上，以保證修改數(shù)據(jù)后能夠直接看到數(shù)據(jù)修改的真實(shí)性，可以有效地防止工控機(jī)與PLC通信之間的丟包現(xiàn)象，操作人員在工控機(jī)上修改數(shù)據(jù)，在觸摸屏上觀察數(shù)據(jù)是否真實(shí)，保證軋制數(shù)據(jù)的可靠性，可以大大減少軋大軋小的頻率，減少廢品產(chǎn)生的幾率。

3.出現(xiàn)軋制問題時及時在趨勢圖中查詢相關(guān)的壓力變化情況，并可以回調(diào)以往的部分壓力與位置關(guān)系數(shù)據(jù)，分析出現(xiàn)軋制問題出現(xiàn)的原因。

4.在軋制過程中及時觀察各主軸電機(jī)的電流變化，各軸動作的位移變化及動作曲線和各軸的壓力與給定變化，對于軋制工藝的優(yōu)化有一定的輔助作用。

5.增加液壓同步監(jiān)控圖，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)監(jiān)控與電控系統(tǒng)監(jiān)控的同步，在觸摸屏上顯示液壓原理圖，同時配合顯示設(shè)定參數(shù)及實(shí)際壓力來實(shí)現(xiàn)液壓故障的快速判斷。

6.增加報警的顯示與報警的記錄，并有報警時間，將所有的報警通過中文顯示出來，以利于操作人員及時快速處理及故障的回錄。

7.對于軋制最后的尺寸進(jìn)行計(jì)算，通過軋機(jī)自身的位移傳感器來測量軋制環(huán)件的橢圓度、外徑、內(nèi)徑、輞高等數(shù)據(jù)，通過觸摸屏來顯示，并對比數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

8.利用觸摸屏程序的編程，對于未來工藝所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)展性顯示，只要能夠想到的都通過觸摸屏來實(shí)現(xiàn)，大大減少了對工控機(jī)的依賴性；同時修改并增加大量PLC程序，配合觸摸屏程序?qū)崿F(xiàn)其監(jiān)控與校正等功能。

此觸摸屏在投入運(yùn)行后效果很好，無論是操作人員、電氣維修人員、機(jī)械維修人員都可以快速使用，同時由于設(shè)置了密碼，重要的內(nèi)容必須輸入相關(guān)密碼才能修改，防止誤操作的可能。

五、總結(jié)

通過增加觸摸屏的方法，實(shí)現(xiàn)了對工藝、電氣、機(jī)械的監(jiān)控，用很少的投資實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的功能，使現(xiàn)場的故障處理時間、軸校正時間大大縮短，同時可以快速有效地對系統(tǒng)故障進(jìn)行診斷分析。

[1]廖常初.S7-300／400 PLC 應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[2]李友善.自動控制理論[M].國防工業(yè)出版社，1989

[3]胡仁安.鋼鐵工業(yè)自動化的新技術(shù)[J].冶金自動化，2001.