1 引言 漣鋼熱軋板平整機(jī)是熱軋薄板廠的配套設(shè)施。它主要是將熱軋后的部分鋼卷進(jìn)行平整，或切分成小卷，改善鋼板的平直度及提高鋼板的機(jī)械性能。平整機(jī)的設(shè)計年生產(chǎn)量是lO2l000噸。鋼卷平整厚度范圍0.8—6.5mm，分卷厚度范圍是0.8—12.7mm，鋼卷寬度范圍為900—1600mm，鋼卷外徑范圍為900—1950mm。平整機(jī)從開卷到卷取由5臺變頻電機(jī)傳動，其變頻器采用西門子公司生產(chǎn)的6ES7系列產(chǎn)品，其中軋機(jī)和卷取機(jī)各有主輔兩變頻器，分別用于速度和張力的控制。另外有高低壓兩個液壓站，高壓液壓站用于平整時AGC（自動輥縫控制）控制，低壓液壓站用于其它所有液壓系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)控制的要求，意大利EDM公司采用西門子公司生產(chǎn)的s7—400系列PLC進(jìn)行生產(chǎn)過程的順序控制，再用此公司的TDC對軋機(jī)AGC和全線速度扭矩進(jìn)行控制。 2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 平整機(jī)組設(shè)有一個工程師站、一個操作員站（內(nèi)含三個HMI的PC）、一個s7-400PLC、一個TDC，這些都通過工業(yè)以太網(wǎng)與外界通訊，s7—400PLC的電源模塊采用PS40720A；CPU采用CPU4l4—2DP，CPU模塊上有集成的MPI和PROFIBUS—DP接口，MPI與TDC 和工程師站PC 相連，PROFIBUS—DP接口與TDC相連，且?guī)КF(xiàn)場ET200M、MCC柜內(nèi)ET200M 和主控室內(nèi)ET200M模塊。此PLC還帶有計數(shù)器功能模塊、模擬量和數(shù)字量的輸入輸出模塊，其模擬量輸入輸出模塊用來處理現(xiàn)場傳感器模擬信號，數(shù)字量的輸人輸出模塊用來采集現(xiàn)場接近開關(guān)及其他開關(guān)量信號，還有通訊模塊、接口模塊，其中IM467接口模塊通過PROFI—BUS線與現(xiàn)場I/O站連接，另外，TDC通過PROFIBUS線與PLC主站通訊，TDC有兩個CPU，采用CPU551，一個用于四輥軋機(jī)的AGC控制．一個用于全線速度與扭矩的計算與控制。另有兩塊通訊模塊，一塊與工業(yè)以太網(wǎng)相連，另一塊通過PROFIBUS線與變頻器通訊。硬件配置圖如圖l所示，通訊網(wǎng)絡(luò)圖見圖2。 3 軟件設(shè)計 平整機(jī)系統(tǒng)共使用了1000多個數(shù)字量和模擬量輸人輸出點，不僅涉及到順序邏輯控制，還有對模擬量的控制、數(shù)據(jù)處理和故障處理，整個系統(tǒng)的編程量較大。在此，采用了s7—300/400用于順序控制程序的編程的順序功能圖語言s7 Graph進(jìn)行編寫，編程。語言主要有：梯形圖、語句表和功能塊圖。程序由lO幾個OB塊、120多個FC塊、60多個背景DB和公用DB塊以及5個系統(tǒng)塊SFC組成，主程序包括鋼卷從步進(jìn)梁或1#小車上卷到出口卸卷小車卸卷完成按任務(wù)分配的自動流程。在s7 Graph中，控制過程被劃分為許多明確定義了的功能范圍的步（STEP），用圖形清楚地表明整個過程的執(zhí)行情況，可以為每一步指定該步要完成的動作，由每一步轉(zhuǎn)向下一步的進(jìn)程通過轉(zhuǎn)化條件進(jìn)行控制，用梯形圖和功能塊圖語言為轉(zhuǎn)換、互鎖和監(jiān)控等編程。圖3為平整機(jī)的程序結(jié)構(gòu)圖，圖4為HMI畫面框圖。 4 人機(jī)畫面 畫面的組成：主畫面、上卷車和卸卷車畫冪帶 鋼前進(jìn)過程餮的 各種霎實 時數(shù)嘉據(jù) 和要現(xiàn)麥場蓑設(shè)善備 狀 5系小 統(tǒng)的HJ 功能。 [align=center] 圖1 硬件配置示意圖[/align] 態(tài)，如：開卷機(jī)及卷取機(jī)芯軸上鋼卷實際直徑，矯直機(jī)的實際扭矩，人口偏導(dǎo)輥和出口偏導(dǎo)輥的實際速度（編碼器測出），開卷機(jī)和卷取機(jī)的實際張力，以及全線的速度等；上卷車和卸卷車畫面顯示人口鋼卷和出口鋼卷的運送情況；報警畫面顯示各種報警信息，如：急停、快停故障、編碼器故障報警，MCC柜沒準(zhǔn)備好報警，變頻故障報警等所有串人人機(jī)畫面的一切報警都可在人機(jī)畫面顯示出來。液壓畫面用來監(jiān)視各輔助設(shè)備、液壓泵的運行情況、液壓站的液壓閥油路供應(yīng)情況等。 5 系統(tǒng)的功能 系統(tǒng)分兩種控制方式：手動控制和自動控制；通過各操作臺轉(zhuǎn)換開關(guān)實現(xiàn)。在單機(jī)調(diào)試時，使用手動控制在原有的操作臺上對設(shè)備進(jìn)行控制；設(shè)備和PLC皆正常工作，使用自動控制方式，通過PLC對設(shè)備進(jìn)行控制和監(jiān)視。自動控制過程中上位機(jī)的人機(jī)畫面可以對分卷過程中，鋼卷的重量進(jìn)行設(shè)定，由自動系統(tǒng)跟蹤計算，當(dāng)鋼卷達(dá)到設(shè)定重量時，全線減速至零，分切剪從中間剪斷，實現(xiàn)將大鋼卷分成小鋼卷的控制。 本系統(tǒng)包括一個主控臺（集中控制）和7個本地（準(zhǔn)備站1個、矯直機(jī)1個、換輥系統(tǒng)1個、卸卷1個、打包1個、稱重1個、液壓站1個）操作臺。本地操作臺上分別有輔助設(shè)備的本地/遠(yuǎn)程的轉(zhuǎn)換開關(guān)；主控臺上有手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)。本 遠(yuǎn)程和手動/自動配合使用，使設(shè)備控制更具有規(guī)范性，利于操作工的維護(hù)和操作。 [align=center] [/align] 當(dāng)系統(tǒng)的所有設(shè)備工作在自動方式時，可實現(xiàn)對平整線整個系統(tǒng)的順序自動控制。程序正常運行時，由上卷小車根據(jù)具體情況手動控制或者自動控制上卷。開卷機(jī)負(fù)責(zé)把鋼卷打開，人口設(shè)備將打開的鋼卷頭接過來送至矯直機(jī)，使卷向前爬行，矯直機(jī)負(fù)責(zé)把帶鋼矯直，使其平整并沿直線向前爬行。其后程序?qū)㈨樞蜃詣涌刂圃O(shè)備，進(jìn)行鋼卷軋制或分卷，隨后經(jīng)過分切剪、出口夾送輥進(jìn)入卷取機(jī)。鋼卷在上卷前要在準(zhǔn)備站切頭，卷取完后根據(jù)要求在分切剪處切尾，此動作的目的是為了提高帶鋼的質(zhì)量，把頭尾部分質(zhì)量不好的切除掉。之后卸卷小車把卷取機(jī)上的鋼卷運走，運送過程中進(jìn)行打包，由專門的打包機(jī)完成，再運到出口步進(jìn)梁的鞍座上，由門型吊車把卷運走入庫。而此時，卷曲機(jī)進(jìn)行下一卷的卷曲準(zhǔn)備，出口的輔助設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的動作準(zhǔn)備。 系統(tǒng)同時對所有的電器設(shè)備進(jìn)行了必要的電氣聯(lián)鎖，保證設(shè)備正常運行和生產(chǎn)安全。如：上卷小車只有在步進(jìn)梁處于向后位置，l#小車不在交叉鞍位置時才能開始上卷循環(huán)；只有在鋼卷被運出生產(chǎn)線的時候，出口輔助設(shè)備才進(jìn)行下一卷鋼材的卷取準(zhǔn)備工作，以免出現(xiàn)撞車事故；輔助設(shè)備的打開或者上升只有在檢測到關(guān)閉極限或者下降極限時才能動作；全線有故障急停時所有設(shè)備全部停止運行等。系統(tǒng)控制流程如圖5所示。 6 系統(tǒng)故障處理 漣鋼平整機(jī)生產(chǎn)環(huán)境不是很好，氧化鐵皮比較多，PLC控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障也是難免的，根據(jù)我的經(jīng)驗，95％的故障來源于PLC的外部，僅5％的故障由于PLC本身引起。當(dāng)故障發(fā)生時，首先定位故障發(fā)生在PLC內(nèi)部還是外部（第一層）；是在I/O回路還是在控制器內(nèi)（第二層）；是PLC硬件故障還是軟件故障（第二層）。 a．利用PLC輸入輸出指示燈判斷第一層故障。 指示燈亮與否是一個有效而又直觀的檢查和發(fā)現(xiàn)故障的手段。外圍故障一般發(fā)生在繼電器、接觸器、轉(zhuǎn)換開關(guān)；接線盒、接線端子；傳感器、儀表；電源、地線和信號線的噪 奇等，排出比較容易。PLC本身故障原因一般有：輸入模塊故障；電源電壓不正常；控制：器內(nèi)其他電路；控制器部分。 b．利用PLC監(jiān)控系統(tǒng)功能判斷第二層故障。 利用PLC監(jiān)控機(jī)在線監(jiān)控狀態(tài)，通過梯形圖進(jìn)行監(jiān)控。如軟觸點顯示不同的顏色代 正、負(fù)極連接處短接放電，從而用戶程序消表不同的狀態(tài)。查找輸入元件XO，若為ON 失，然后再接好鋰電池，再通過編程器，將一表明輸入信號以送人第二層監(jiān)控器，然后查 個僅有一個語句的用戶軟件傳輸?shù)紺PU，這找輸出元件YO，若其狀態(tài)為ON表明輸出信 個程序僅有一個“END”語句。斷開所有的號已在控制器內(nèi)的寄存器中形成。如果輸出 外部I／O控制與掃描、通訊等，對CPU進(jìn)行的某端口壞了，可以利用冗余端口，將程序稍 冷啟動，如果啟動仍然實效，則只能說明包括作改變恢復(fù)正常運行。 CPU在內(nèi)的主機(jī)箱系統(tǒng)的硬件需要再檢查。 c．通過故障現(xiàn)象分析診斷PLC第三層 當(dāng)冷啟動正常時，說明主機(jī)系統(tǒng)沒有故障，這故障。 控制器內(nèi)部電路實際上是一個單片機(jī)或單片機(jī)系統(tǒng)。若應(yīng)用程序有誤可以重新輸入備份程序，若不正?？梢跃幹埔粋€簡單的實驗程序插入源程序之前，單獨運行。如果所有分路都有故障，則故障可能在編碼控制單元，應(yīng)仔細(xì)檢查相關(guān)電路及元件，必要時替換之；判斷PLC內(nèi)CPU是否有故障，將CPU主板中鋰電池取出，用短接線在CPU與電池時可以重新下載用戶程序，再將硬件和軟件一點點地或分片與分區(qū)地投入，去尋找故障點。 7 結(jié)束語 平整生產(chǎn)線投產(chǎn)兩年，西門子公司的S7—400PLC運行穩(wěn)定可靠，此PLC系統(tǒng)值得在平整生產(chǎn)線及其他控制系統(tǒng)復(fù)雜的生產(chǎn)線推廣和使用。 [b][align=center]詳細(xì)內(nèi)容請點擊： S7—400控制器在平整生產(chǎn)線系統(tǒng)中的應(yīng)用[/align][/b]