安百光

【摘 要】棒材精整區(qū)域電氣控制系統(tǒng)一般采用傳統(tǒng)接觸器控制，控制方法單一，系統(tǒng)落后，而且全部是手動操作，故障率高，檢修更換時間比較長，自動化水平低，無法實現(xiàn)區(qū)域的自動控制以及相關(guān)操作連鎖控制，造成工人勞動強度比較高，一旦操作失誤將會產(chǎn)生熱停工時或設(shè)備損壞，因此，本文技術(shù)改造旨在提高后部收集自動化程度，提高收集效率和質(zhì)量，節(jié)約人力資源，降低勞動強度，達到低成本、高效率、高質(zhì)量生產(chǎn)，最大限度提高產(chǎn)品市場競爭力。

【關(guān)鍵詞】電氣控制 系統(tǒng)設(shè)計 應(yīng)用

1 系統(tǒng)設(shè)計

此控制系統(tǒng)的控制核心是西門子S7-400 PLC，主處理器模塊412-2DP CPU執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)上與軋線系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸處理和執(zhí)行主控用戶程序，根據(jù)工藝要求完成控制系統(tǒng)的動作過程及軋線系統(tǒng)的相互通訊和數(shù)據(jù)傳送，主控系統(tǒng)與軋線系統(tǒng)的通訊方式是以太網(wǎng)，與ET200M遠程控制站之間的通過PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)通信；監(jiān)控畫面是采用西門子OP277操作面板，通過以太網(wǎng)與PLC進行通信。系統(tǒng)配置如下：

后部收集區(qū)電氣傳動系統(tǒng)采用變頻器和交流無觸點電子控制器，變頻器采用西門子6SE70變頻器，其控制裝置采用全數(shù)字控制技術(shù)，功率部分采用IGBT 的電壓源型PWM交流變頻傳動裝置。它給傳動裝置帶來快速性，更高的精度，更高的可靠性，同時效率也更高。

該系統(tǒng)交流無觸點電子控制器采用標準型柜架，抽屜式結(jié)構(gòu)，1～5#為主控抽屜，安裝有可控硅、控制板、基板等，可控制100 kW線繞式電動機。抽屜裝有電流整定、保險、電流整定電位器、模擬復(fù)位按扭、能耗整定、電位器、電源開關(guān)，用來調(diào)整各種參數(shù)。6#為輔助抽屜，裝有電流整定、報警顯示、檢查選擇、風機控制。主柜最低層裝有冷卻風機。

監(jiān)控畫面程序設(shè)計采用西門子OP277操作面板，運用組態(tài)軟件WinCC flexible 2008進行組態(tài)。WinCC flexible 2008通過提供各種組件進行組態(tài)，使用戶可以用觸摸屏上的組合文字、按鈕、圖形和數(shù)字信息等，來處理或監(jiān)控不斷變化的信息；并且能夠和編程軟件STEP7集成，控制系統(tǒng)使用統(tǒng)一的通信協(xié)議、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫和統(tǒng)一的編程組態(tài)工具。

2 功能實現(xiàn)

通過STEP7編寫程序FC120，F(xiàn)C121，F(xiàn)C122，并在OB1中調(diào)用，實現(xiàn)各個控制功能。系統(tǒng)操作方式分2種：手動方式、自動方式。通過各個操作臺的操作按鈕進行選擇，在手動方式，設(shè)備可在PLC正常、安全連鎖允許的情況下可以實現(xiàn)電子開關(guān)柜、控制液壓氣動閥、變頻器等設(shè)備的點動及連續(xù)運行；在自動方式下，PLC采集現(xiàn)場編碼器、限位開關(guān)、光電開關(guān)、冷金屬探測器等現(xiàn)場檢測元器件的反饋信號，通過PLC程序的編寫可以實現(xiàn)布料運輸鏈、輥道及鏈條、擋板、電磁分離、旋轉(zhuǎn)托鋼裝置等現(xiàn)場設(shè)備的自動運行。

根據(jù)點數(shù)機的工藝要求，1、2段鏈根據(jù)生產(chǎn)需要設(shè)置一個速度即可，3段鏈變頻器需要有兩個速度，速度的控制采用多段速度控制。6SE70系列變頻器的CUVC板共提供了9個輸入/輸出端子，其中3-6（IN1-IN4）屬于雙向開關(guān)量端子，既能做輸入用也能做輸出用；7-9（IN5-IN7）僅能做輸入端子來使用。3-9（ IN1-IN7 ）均為多功能端子，可以通過改變參數(shù)來改變它們的功能，把它們中的任意端子設(shè)置成多速端子。

選擇頻率源： P443→40（多段速給定），P554、P571/P572設(shè)為10。

速度組合：

多速1輸入：P580→B10

多速2輸入：P581→B12

P417→0、P418→0（多速輸入的第3、4位，因只有2檔速度沒必要設(shè)置，改為0），X101端子排上3、4、5、6端子即可做輸入也可做輸出，做輸入時P651、P652、P653、P654必須設(shè)為0。

速度值： P401、P402的值對應(yīng)于一檔、二檔速度，設(shè)置P401→45Hz， P402→30Hz，可以根據(jù)生產(chǎn)需要進行修改。

WinCC flexible是西門子一種面向機器的自動化概念的HMI軟件，具有舒適而高效的設(shè)計，它綜合了直接的處理方式、透明性、靈活性等優(yōu)點，可用于工廠和機械工程中機器級的操作員控制和自動化過程監(jiān)測。這種工程軟件允許對基于視窗的所有SIMATIC HMI操作員面板進行集成組態(tài)——從最小型的微型面板到PC解決方案。

后部收集區(qū)包括8幅畫面，每幅畫面頂部都有相同的標題、日期時間，底部有可以進入各界面的相同按鈕。為避免重復(fù)工作，采用畫面模板將各畫面中相同的內(nèi)容列出，如果需要改動，只需打開模板更改一次。

通過此HMI可以實現(xiàn)軋線參數(shù)的共享、及時調(diào)整3#飛剪的倍尺的長度、此區(qū)域電氣設(shè)備的分合閘操作、傳動參數(shù)的設(shè)置、各個傳感器狀態(tài)的監(jiān)控等等功能，并且能夠?qū)Τ３霈F(xiàn)的故障問題進行相應(yīng)監(jiān)控，及時準確的查找故障點、排除故障。

Wincc flexible使用通訊管理變量與連接，通訊的任務(wù)是從過程中取出請求的變量值，這個過程通過集成在Wincc flexible項目中的通訊驅(qū)動程序來完成，通訊驅(qū)動程序通過連接構(gòu)成Wincc flexible與過程處理之間的接El。檢查好連接后，將項目傳送到HMI設(shè)備，這樣就可以在HMI上完成操作。Wincc flexible提供與SIMATIC S7 PLC的通訊網(wǎng)絡(luò)，PPI（點對點接口）、MPI（多點接口）、PROFIBUS（過程現(xiàn)場總線）、以太網(wǎng)。本系統(tǒng)中與PLC的通訊中采用以太網(wǎng)將OP277連接到系統(tǒng)中。

3實施效果

通過此項目的實施后，有效降低了工人的勞動強度，提高了鋼材的收集速度，縮短了因為收集速度跟不上產(chǎn)生的熱停工時，完善車間自動化控制系統(tǒng)水平，預(yù)留部分輸入輸出控制，方便實現(xiàn)收集區(qū)各個部分自動控制，完善的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，為日增加自動化控制及傳動控制提供了良好的接口技術(shù)，為實現(xiàn)后部收集區(qū)自動控制提供了基礎(chǔ)。