1 引言 漣鋼熱軋板平整機是熱軋薄板廠的配套設施。它主要是將熱軋后的部分鋼卷進行平整，或切分成小卷，改善鋼板的平直度及提高鋼板的機械性能。平整機的設計年生產量是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。平整機從開卷到卷取由5臺變頻電機傳動，其變頻器采用西門子公司生產的6ES7系列產品，其中軋機和卷取機各有主輔兩變頻器，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。根據系統控制的要求，意大利EDM公司采用西門子公司生產的s7—400系列PLC進行生產過程的順序控制，再用此公司的TDC對軋機AGC和全線速度扭矩進行控制。 2 系統結構 平整機組設有一個工程師站、一個操作員站（內含三個HMI的PC）、一個s7-400PLC、一個TDC，這些都通過工業以太網與外界通訊，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，且帶現場ET200M、MCC柜內ET200M 和主控室內ET200M模塊。此PLC還帶有計數器功能模塊、模擬量和數字量的輸入輸出模塊，其模擬量輸入輸出模塊用來處理現場傳感器模擬信號，數字量的輸人輸出模塊用來采集現場接近開關及其他開關量信號，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，一塊與工業以太網相連，另一塊通過PROFIBUS線與變頻器通訊。硬件配置圖如圖l所示，通訊網絡圖見圖2。 3 軟件設計 平整機系統共使用了1000多個數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、數據處理和故障處理，整個系統的編程量較大。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個系統塊SFC組成，主程序包括鋼卷從步進梁或1#小車上卷到出口卸卷小車卸卷完成按任務分配的自動流程。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行情況，可以為每一步指定該步要完成的動作，由每一步轉向下一步的進程通過轉化條件進行控制，用梯形圖和功能塊圖語言為轉換、互鎖和監控等編程。圖3為平整機的程序結構圖，圖4為HMI畫面框圖。 4 人機畫面 畫面的組成：主畫面、上卷車和卸卷車畫冪帶 鋼前進過程餮的 各種霎實 時數嘉據 和要現麥場蓑設善備 狀 5系小 統的HJ 功能。 [align=center] 圖1 硬件配置示意圖[/align] 態，如：開卷機及卷取機芯軸上鋼卷實際直徑，矯直機的實際扭矩，人口偏導輥和出口偏導輥的實際速度（編碼器測出），開卷機和卷取機的實際張力，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柜沒準備好報警，變頻故障報警等所有串人人機畫面的一切報警都可在人機畫面顯示出來。液壓畫面用來監視各輔助設備、液壓泵的運行情況、液壓站的液壓閥油路供應情況等。 5 系統的功能 系統分兩種控制方式：手動控制和自動控制；通過各操作臺轉換開關實現。在單機調試時，使用手動控制在原有的操作臺上對設備進行控制；設備和PLC皆正常工作，使用自動控制方式，通過PLC對設備進行控制和監視。自動控制過程中上位機的人機畫面可以對分卷過程中，鋼卷的重量進行設定，由自動系統跟蹤計算，當鋼卷達到設定重量時，全線減速至零，分切剪從中間剪斷，實現將大鋼卷分成小鋼卷的控制。 本系統包括一個主控臺（集中控制）和7個本地（準備站1個、矯直機1個、換輥系統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備的本地/遠程的轉換開關；主控臺上有手動/自動轉換開關。本 遠程和手動/自動配合使用，使設備控制更具有規范性，利于操作工的維護和操作。 [align=center] [/align] 當系統的所有設備工作在自動方式時，可實現對平整線整個系統的順序自動控制。程序正常運行時，由上卷小車根據具體情況手動控制或者自動控制上卷。開卷機負責把鋼卷打開，人口設備將打開的鋼卷頭接過來送至矯直機，使卷向前爬行，矯直機負責把帶鋼矯直，使其平整并沿直線向前爬行。其后程序將順序自動控制設備，進行鋼卷軋制或分卷，隨后經過分切剪、出口夾送輥進入卷取機。鋼卷在上卷前要在準備站切頭，卷取完后根據要求在分切剪處切尾，此動作的目的是為了提高帶鋼的質量，把頭尾部分質量不好的切除掉。之后卸卷小車把卷取機上的鋼卷運走，運送過程中進行打包，由專門的打包機完成，再運到出口步進梁的鞍座上，由門型吊車把卷運走入庫。而此時，卷曲機進行下一卷的卷曲準備，出口的輔助設備進行相應的動作準備。 系統同時對所有的電器設備進行了必要的電氣聯鎖，保證設備正常運行和生產安全。如：上卷小車只有在步進梁處于向后位置，l#小車不在交叉鞍位置時才能開始上卷循環；只有在鋼卷被運出生產線的時候，出口輔助設備才進行下一卷鋼材的卷取準備工作，以免出現撞車事故；輔助設備的打開或者上升只有在檢測到關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備全部停止運行等。系統控制流程如圖5所示。 6 系統故障處理 漣鋼平整機生產環境不是很好，氧化鐵皮比較多，PLC控制系統出現故障也是難免的，根據我的經驗，95％的故障來源于PLC的外部，僅5％的故障由于PLC本身引起。當故障發生時，首先定位故障發生在PLC內部還是外部（第一層）；是在I/O回路還是在控制器內（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現故障的手段。外圍故障一般發生在繼電器、接觸器、轉換開關；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：器內其他電路；控制器部分。 b．利用PLC監控系統功能判斷第二層故障。 利用PLC監控機在線監控狀態，通過梯形圖進行監控。如軟觸點顯示不同的顏色代 正、負極連接處短接放電，從而用戶程序消表不同的狀態。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控器，然后查 個僅有一個語句的用戶軟件傳輸到CPU，這找輸出元件YO，若其狀態為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正常運行。 CPU在內的主機箱系統的硬件需要再檢查。 c．通過故障現象分析診斷PLC第三層 當冷啟動正常時，說明主機系統沒有故障，這故障。 控制器內部電路實際上是一個單片機或單片機系統。若應用程序有誤可以重新輸入備份程序，若不正常可以編制一個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，應仔細檢查相關電路及元件，必要時替換之；判斷PLC內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地投入，去尋找故障點。 7 結束語 平整生產線投產兩年，西門子公司的S7—400PLC運行穩定可靠，此PLC系統值得在平整生產線及其他控制系統復雜的生產線推廣和使用。 [b][align=center]詳細內容請點擊： S7—400控制器在平整生產線系統中的應用[/align][/b]