孫成龍

【摘要】 濟(jì)鋼4300mm加熱爐自動(dòng)控制系統(tǒng)是根據(jù)用戶的要求和實(shí)際情況，并結(jié)合在加熱爐應(yīng)用中得的經(jīng)驗(yàn)。控制系統(tǒng)采用西門子公司可編程控制器，本體部分控制采用儀電合一控制方式，每座加熱爐使用一臺(tái)冗余PLC控制，公用的輔助系統(tǒng)使用PLC系統(tǒng)。PLC分別控制1#、2#加熱爐和爐外裝出料輥道，完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、運(yùn)算和控制輸出，實(shí)現(xiàn)了物料系統(tǒng)的全面跟蹤。

【關(guān)鍵詞】 物料跟蹤系統(tǒng) 濟(jì)鋼4300mm加熱爐 自動(dòng)控制系統(tǒng)

一、控制系統(tǒng)的構(gòu)成

1.1控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成

1.1.1硬件配置

濟(jì)鋼新厚板生產(chǎn)線加熱爐系統(tǒng)各站之間采用EtherNet網(wǎng)連接，采用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通訊，主站與遠(yuǎn)程站采用Profibus DP通訊方式，部分電控系統(tǒng)機(jī)架采用本地主輔機(jī)架總線通訊方式。

加熱爐PLC負(fù)責(zé)控制加熱爐本體部分的設(shè)備和生產(chǎn)系統(tǒng)的檢測、控制，由儀控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用冗余PLC，型號(hào)414-4H。

儀控系統(tǒng)設(shè)計(jì)5個(gè)遠(yuǎn)程站，采用Profibus DP通訊方式，遠(yuǎn)程站使用冗余Profibus DP模塊。加熱爐電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兩個(gè)本地輔機(jī)架，采用總線方式與主站通訊，對加熱爐本體的電氣設(shè)備進(jìn)行檢測、控制；設(shè)計(jì)了3塊PP17操作面板作為加熱爐裝鋼機(jī)、裝鋼爐門、步進(jìn)梁、出鋼爐門、出鋼機(jī)的集中監(jiān)控設(shè)備；設(shè)計(jì)了一個(gè)遠(yuǎn)程站和一塊PP17操作面板用于液壓系統(tǒng)的檢測、控制；設(shè)計(jì)了4臺(tái)變頻器用于裝鋼機(jī)和出鋼機(jī)的進(jìn)退控制。

1.1.2軟件配置

本系統(tǒng)控制軟件采用STEP 7，監(jiān)控軟件采用WinCC，應(yīng)用軟件為Office2003、McAfee，運(yùn)行平臺(tái)為WindowsXP操作系統(tǒng)。

1、使用模塊包括： （1）應(yīng)用編碼器的計(jì)數(shù)值采集；（2）模擬量輸入和輸出，用于采集步進(jìn)梁位置，裝出鋼機(jī)位置等信號(hào)，用于控制步進(jìn)梁速度和裝出鋼機(jī)速度的給定；（3）數(shù)字量輸入和輸出，采集室內(nèi)所有開關(guān)和接觸器輔助點(diǎn)信號(hào)的采集，用于控制液壓站內(nèi)所有電磁閥的啟停和室內(nèi)接觸器的啟動(dòng)以及指示燈等的輸出。

2、通過采用EtherNet網(wǎng)連接，采用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通訊與PLC系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)Profibus的通訊連接。

二、控制內(nèi)容

對加熱爐基本控制要求是：設(shè)備運(yùn)行安全穩(wěn)定、自動(dòng)控制可靠、鋼坯跟蹤數(shù)據(jù)真實(shí)準(zhǔn)確。

2.1程序設(shè)計(jì)思路

1.加熱爐一級(jí)系統(tǒng)自加熱爐二級(jí)系統(tǒng)獲得PDI數(shù)據(jù)，包括鋼坯ID，長、寬、高，目標(biāo)道次。通訊方式為二級(jí)系統(tǒng)通過OPC方式直接將數(shù)據(jù)寫入公輔系統(tǒng)PLC的DB塊內(nèi)。如果L2系統(tǒng)出現(xiàn)故障無法與L1系統(tǒng)通訊，則操作人員在L1的HMI錄入鋼坯的PDI數(shù)據(jù)。加熱爐L2傳遞的數(shù)據(jù)或L1錄入的數(shù)據(jù)均進(jìn)入一段數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，如果緩沖區(qū)有空間，L2的數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)入。原料崗位的操作人員根據(jù)實(shí)際上線的鋼坯的信息，在緩沖區(qū)內(nèi)選擇正確的鋼坯，選中后手動(dòng)傳遞給L1的物料跟蹤系統(tǒng)，在L1系統(tǒng)建立鋼坯的信息。

2.當(dāng)鋼坯有一組輥道完全進(jìn)入另一組輥道后，鋼坯數(shù)據(jù)由本組輥道對應(yīng)的DB塊傳遞給下一組輥道對應(yīng)的DB塊，同時(shí)刪除自身的數(shù)據(jù)信息。物料跟蹤系統(tǒng)根據(jù)變頻器頻率計(jì)算的輥道理論速度計(jì)算鋼坯在輥道上的位置，并根據(jù)冷金屬檢測器檢測的信號(hào)修正位置，實(shí)時(shí)更新物料跟蹤系統(tǒng)DB塊內(nèi)的鋼坯位置。當(dāng)鋼坯定位完畢后，物料跟蹤信息正確，延時(shí)5秒后鋼坯信息自動(dòng)傳遞給裝鋼機(jī)。

3.鋼坯在加熱爐內(nèi)由步進(jìn)梁控制運(yùn)動(dòng)，鋼坯位置根據(jù)步進(jìn)梁的移動(dòng)計(jì)算。鋼坯在加熱爐內(nèi)的跟蹤見加熱爐L1-L2數(shù)據(jù)交換信息文檔。當(dāng)爐內(nèi)鋼坯前進(jìn)到出爐端爐內(nèi)激光檢測位置時(shí)，到達(dá)出鋼位置。加熱爐內(nèi)最前一塊鋼坯信息傳遞到1#鋼坯位置，同時(shí)刪除傳遞的信息。

4.出鋼機(jī)出鋼時(shí)，出鋼機(jī)到達(dá)加熱爐內(nèi)鋼坯位置，上升超過步進(jìn)梁高度，加熱爐超過位置鋼坯信息傳遞給出鋼機(jī)，但信息不刪除。出鋼機(jī)回到出爐輥道位置，下降超過輥道，出鋼機(jī)鋼坯信息傳遞給輥道，同時(shí)刪除出鋼機(jī)和加熱爐內(nèi)超過位置鋼坯信息。

5.輥道鋼坯數(shù)據(jù)與加熱爐內(nèi)鋼坯數(shù)據(jù)通過PLC之間的通訊實(shí)現(xiàn)。加熱爐每道次最多裝26塊鋼坯，靠近出鋼側(cè)位置序號(hào)小，靠近裝鋼側(cè)位置序號(hào)大，出鋼位置的鋼坯序號(hào)為1。鋼坯在加熱爐內(nèi)的動(dòng)作過程為：鋼坯根據(jù)步進(jìn)梁的動(dòng)作移動(dòng)，當(dāng)步進(jìn)梁升高超過固定梁高度后，建立進(jìn)退動(dòng)作過程，根據(jù)進(jìn)退動(dòng)作記錄行進(jìn)距離，下降到低于固定梁位置取消進(jìn)退過程，記錄進(jìn)物料跟蹤記錄。

2.2報(bào)警系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行是保證整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵。系統(tǒng)在微機(jī)有實(shí)際運(yùn)行時(shí)間顯示/過濾器堵塞聲光報(bào)警指示顯示每臺(tái)變頻器的實(shí)際運(yùn)行的電流/電壓/轉(zhuǎn)矩/故障代碼并同步記錄，以便工作人員查看處理。

三、結(jié)束語

采用PLC系統(tǒng)配置靈活，投資經(jīng)濟(jì)，程序可方便快捷的在線進(jìn)行修改，運(yùn)行可靠。工控機(jī)提供的監(jiān)視畫面實(shí)現(xiàn)了可視化的操作畫面，便于操作工操作。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]薛興昌 馬竹梧. 鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化. 第1版，冶金工業(yè)出版社， 北京， 2010，1.