SIMOTION D在大H型鋼檢查臺改造上應(yīng)用

趙 菁,王 錟

（安徽馬鋼自動化信息技術(shù)有限公司,安徽馬鞍山243000）

SIMOTION D在大H型鋼檢查臺改造上應(yīng)用

趙 菁,王 錟

（安徽馬鋼自動化信息技術(shù)有限公司,安徽馬鞍山243000）

介紹了西門子simotion D425在馬鋼H型鋼檢查臺改造上應(yīng)用。重點闡述了該系統(tǒng)的工藝流程、傳動配置及在Scout中如何實現(xiàn)系統(tǒng)的配置與編程。

位置控制；Simotion D；Scout；執(zhí)行系統(tǒng)；MCC

1 導(dǎo)言

馬鋼第三鋼軋總廠H型鋼3#主電室輔傳動系統(tǒng)為西門子6SE70系列變頻器。系統(tǒng)采用公共直流母線的形式，其公共整流裝置均為可控硅器件的整流回饋模式整流器。由于可控硅整流器為半控器件系統(tǒng)，其固有特性對供電電網(wǎng)有較高要求，當(dāng)供電系統(tǒng)存在諧波時，整流器易發(fā)故障。另外該系統(tǒng)已運行達15年，目前備件已無法良好供應(yīng)。為解決上述問題，確保后期生產(chǎn)的正常進行以及備件的良好供應(yīng)，決定采用SIEMENS SINAMICS系列調(diào)速裝置對原有系統(tǒng)進行升級。

2 工藝要求及解決方案

2.1 檢查臺工藝要求

在3#主電室內(nèi)的輔傳動系統(tǒng)包括熱鋸、冷床、矯直機、冷鋸等輥道以及檢查臺三段鏈及輸出小車。其中大部分為輥道類型的傳動，采用S120配CU320控制單元即可完成驅(qū)動要求，但檢查臺三段鏈與輸出小車的傳動裝置存在特殊的定位要求，不能采用普通的配置。

檢查平臺由三段鏈及輸出小車組成。1#鏈負責(zé)從輸入輥道上接收型鋼，鏈條首部和輥道交錯布置，可以由液壓驅(qū)動而做升降運動。開始接鋼時，首部上升將型鋼從輥道表面托起并向2#鏈運輸，當(dāng)型鋼離開輥道后首部落下，其位置略低于輥道面準(zhǔn)備下次接鋼。2#鏈主要起運輸作用，在與3#鏈的交接處設(shè)有翻鋼鉤，翻鋼鉤的作用是將型鋼由“H”型翻轉(zhuǎn)成“工”型方便對型鋼表面的檢查。鋼坯進入3#鏈后將再次由翻鋼鉤翻轉(zhuǎn)，呈“H”型，對另一面進行檢查。在3#鏈的末端設(shè)有輸出小車，輸出小車在原位等待鋼坯的到來，鋼坯到達定訂位置后小車上升將鋼提起脫離3#鏈，然后向輸出輥道方向運動，到達輸出輥道上方時小車下降，將型鋼放置在輥道面上，隨后反向運動返回原位。輸出輥道上的型鋼根據(jù)檢查的結(jié)果可以運往改尺區(qū)改尺，或者作為成品運往堆垛區(qū)。

在整個控制過程中對1#鏈?zhǔn)撞康南陆担?#、3#鏈翻鋼鉤翻鋼，3#鏈與輸出小車的交接，輸出小車向輸出輥道落鋼等過程中都需要對型鋼的位置進行跟蹤以達到精確定位。由于型鋼具有多種規(guī)格，每種規(guī)格的定位要求不一樣，而且在運動過程中還存在高低速的轉(zhuǎn)換，如果定位不準(zhǔn)的話，就會造成砸壞輥道，翻鋼失敗，撞壞護板等事故。

因此僅僅采用PLC進行控制，其位置精度不能滿足要求，原系統(tǒng)檢查臺三段鏈與輸出小車的位置控制是由T300工藝板來完成的。T300是安裝在6SE70傳動裝置內(nèi)部的，直接和傳動通訊，可以對其組態(tài)編程完成特殊的工藝控制任務(wù)，如張力控制、位置控制、閉環(huán)控制等。它的運算及響應(yīng)速度都優(yōu)于PLC與傳動配合的方案，但因T300在現(xiàn)場運行達十五年之久，設(shè)備老化且備件無法及時供上，急待升級改造。

2.2 解決方案

為滿足控制精度，此次升級將采用SIMOTION D方案。SIMOTION D是西門子SIMOTION三種硬件平臺之一，是基于SINAMICS S120驅(qū)動平臺的驅(qū)動系統(tǒng)。由于其集成了邏輯控制與運動控制，可以獨立完成以往PLC加機電調(diào)速器的所有功能。消除了純PLC自動化功能和運動功能之間的傳統(tǒng)區(qū)分，實現(xiàn)了兩者功能的合并。

SIMOTION D平臺由SIMOTION D控制模塊（如D425））通過DRIVE-CLiQ接口與SINAMICS S120的其它模塊（如功率模塊）進行數(shù)據(jù)交換，可輕松實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)同步。DRIVE-CLiQ是用于SINAMICS S120系列變頻器內(nèi)部組件之間通訊專用的協(xié)議，允許SINAMICS S120傳動之間甚至包括電機和編碼器之間進行快速可靠地通訊。DRIVECLiQ電纜使用了POE(Power Over Ethernet)技術(shù)，在為一些基于IP的終端傳輸數(shù)據(jù)信號的同時，還能為此類設(shè)備提供直流供電。因此也可以用于SMC（編碼器模塊）與編碼器之間的連接。

具體配置為每塊D425-2 DP將控制兩臺S120（通過帶DRIVE-CLiQ接口的控制單元可控制多臺傳動），通過編碼器模塊SMC30讀取電機轉(zhuǎn)速信號，在D425內(nèi)部進行速度同步以及定位控制。同步方式可采用主從方式或虛擬主軸進行控制。配置圖見圖1。

圖1 Simotion D方案配置圖

3 Simotion Scout編程實現(xiàn)

Scout是用于調(diào)試Simotion的工具。由于Scout集成了Starter，除了可以完成軸控制參數(shù)的設(shè)定、控制程序編輯、凸輪曲線設(shè)定，同時還可以完成硬件組態(tài)與識別、驅(qū)動參數(shù)的設(shè)置、電機動態(tài)特性調(diào)試。

Scout包含多種格式的編程軟件，面對不同任務(wù)的特點可以采用不同的語言來創(chuàng)建程序，包括MCC (MotionControlChart)、LAD(StructuredText)、ST (Structured Text)。MCC是一種圖形化的編程語言，諸如定位、同步等功能都有圖形化的命令與之對應(yīng)，適用于編寫順序執(zhí)行的程序。LAD是PLC中廣泛使用的一種編程語言，適用于邊沿觸發(fā)、二進制數(shù)據(jù)處理等邏輯控制程序。ST是一種基于文本的類似于PASCAL的高級編程語言，適用于處理數(shù)據(jù)和包含數(shù)學(xué)算法的程序。

為了完成上述的工藝任務(wù)，根據(jù)各種編程方式的優(yōu)勢，在本項目中使用了MCC和ST兩種形式相結(jié)合的方案。由MCC完成運動控制，包括速度控制與位置控制；由ST完成與其他PLC接口，邏輯聯(lián)鎖、TO（工藝對象，如軸）、DO（驅(qū)動對象，如S120）控制等。這些程序最終在執(zhí)行系統(tǒng)中進行分配，3#鏈與輸出小車程序的執(zhí)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2。

圖2 3#鏈與輸出小車執(zhí)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在執(zhí)行系統(tǒng)中Startup task在CPU從STOP狀態(tài)切換到RUN狀態(tài)時執(zhí)行；Shutdown task在CPU從RUN狀態(tài)切換到STOP狀態(tài)時執(zhí)行。Motion Task為順序執(zhí)行的任務(wù)，每個Motion Task只執(zhí)行一次，一般都選擇在Startuptask后執(zhí)行；Background Task為非周期的循環(huán)執(zhí)行，執(zhí)行的時間根據(jù)任務(wù)中的程序長度而定。同步任務(wù)按照指定的系統(tǒng)時鐘周期或用戶指定的時間周期執(zhí)行。

程序的核心為MCC編寫的運動控制部分。MCC Unit是MCC程序的基本單元，在SIMOTION程序中可以建立多個MCC Unit來給不同的任務(wù)分組。每個MCC Unit又可以包含多個MCC Chart，每個MCC Chart都是一個獨立的程序，與Motion Task結(jié)合使用使程序的執(zhí)行更加簡單明了。3#鏈速度控制的圖形化MCC程序如圖3，每個命令都可以設(shè)置具體的參數(shù)或編寫相應(yīng)的計算公式。

4 總結(jié)

改造后的系統(tǒng)完全實現(xiàn)了原有系統(tǒng)的功能。采用Scout的MCC編程替代原T300的STRUC L編程使程序結(jié)構(gòu)更清晰，系統(tǒng)的維護與故障診斷執(zhí)行效率更高。Simotion的控制精度能達到0.01mm，滿足原系統(tǒng)的要求。這次探索為今后在H型鋼生產(chǎn)線上9#、10#堆垛臺運輸鏈這類有著更復(fù)雜的同步要求的系統(tǒng)改造提供了寶貴的經(jīng)驗。

圖3 3#鏈速度控制MCC

[1]張翼成,林嘉瑜,胡明樟.Siemens Simotion D425在矯直機中的應(yīng)用[J].冶金叢刊.2007年第5期.

[2]王康等.西門子Simotion運動控制系統(tǒng)在托輥管加工機床中的應(yīng)用[J].機床與液壓.2011年第4期.

[3]靳鵬飛.SlMOTION運動控制系統(tǒng)在鋼鐵行業(yè)中的應(yīng)用[J].山西冶金.2011年第5期.

[4]王薇主編.深入淺出西門子運動控制器——SIMOTION實用手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,2013-9-1.

Application of SIMOTION D in Revamping of the Inspection Station for H-Beams at MaSteel

Zhao JingWang Tan
(The Automation Engineering Co.of Maanshan Iron&Steel Co.,Ltd.,Maanshan,Anhui 243011,China)

The application of Simemens Simotion D425 in revamping of the inspection station for H-Beams in MaStee1 is introduced.The process flow,drive configuration and how to achieve system configuration and programming in Scout are mainly described.

position control;Simotion D;Scout;execution system;MCC

TP27

B

1006-6764（2014）11-0074-03

2014-07-20

趙菁（1967-），大專學(xué)歷，工程師，現(xiàn)從事自動化傳動系統(tǒng)的技術(shù)工作。