精整區(qū)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

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(dòng)操作，故障率高，檢修更換時(shí)間比較長(zhǎng)，自動(dòng)化水平低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)區(qū)域的自動(dòng)控制以及相關(guān)操作連鎖控制，造成工人勞動(dòng)強(qiáng)度比較高，一旦操作失誤將會(huì)產(chǎn)生熱停工時(shí)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(dòng)化程度，提高收集效率和質(zhì)量，節(jié)約人力資源，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，達(dá)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

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

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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(dòng)作過(guò)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(yuǎn)程控制站之間的通過(guò)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(guò)以太網(wǎng)與PLC進(jìn)行通信。系統(tǒng)配置如下：

后部收集區(qū)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)采用變頻器和交流無(wú)觸點(diǎn)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(dòng)裝置。它給傳動(dòng)裝置帶來(lái)快速性，更高的精度，更高的可靠性，同時(shí)效率也更高。

該系統(tǒng)交流無(wú)觸點(diǎn)電子控制器采用標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)機(jī)。抽屜裝有電流整定、保險(xiǎn)、電流整定電位器、模擬復(fù)位按扭、能耗整定、電位器、電源開(kāi)關(guān)，用來(lái)調(diào)整各種參數(shù)。6#為輔助抽屜，裝有電流整定、報(bào)警顯示、檢查選擇、風(fēng)機(jī)控制。主柜最低層裝有冷卻風(fēng)機(jī)。

監(jiān)控畫面程序設(shè)計(jì)采用西門子OP277操作面板，運(yùn)用組態(tài)軟件WinCC flexible 2008進(jìn)行組態(tài)。WinCC flexible 2008通過(guò)提供各種組件進(jìn)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(lái)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(kù)和統(tǒng)一的編程組態(tài)工具。

2 功能實(shí)現(xiàn)

通過(guò)STEP7編寫程序FC120，F(xiàn)C121，F(xiàn)C122，并在OB1中調(diào)用，實(shí)現(xiàn)各個(gè)控制功能。系統(tǒng)操作方式分2種：手動(dòng)方式、自動(dòng)方式。通過(guò)各個(gè)操作臺(tái)的操作按鈕進(jìn)行選擇，在手動(dòng)方式，設(shè)備可在PLC正常、安全連鎖允許的情況下可以實(shí)現(xiàn)電子開(kāi)關(guān)柜、控制液壓氣動(dòng)閥、變頻器等設(shè)備的點(diǎn)動(dòng)及連續(xù)運(yùn)行；在自動(dòng)方式下，PLC采集現(xiàn)場(chǎng)編碼器、限位開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、冷金屬探測(cè)器等現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)元器件的反饋信號(hào)，通過(guò)PLC程序的編寫可以實(shí)現(xiàn)布料運(yùn)輸鏈、輥道及鏈條、擋板、電磁分離、旋轉(zhuǎn)托鋼裝置等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行。

根據(jù)點(diǎn)數(shù)機(jī)的工藝要求，1、2段鏈根據(jù)生產(chǎn)需要設(shè)置一個(gè)速度即可，3段鏈變頻器需要有兩個(gè)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(gè)輸入/輸出端子，其中3-6（IN1-IN4）屬于雙向開(kāi)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(lái)使用。3-9（ IN1-IN7 ）均為多功能端子，可以通過(guò)改變參數(shù)來(lái)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(méi)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(shí)P651、P652、P653、P654必須設(shè)為0。

速度值： P401、P402的值對(duì)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(jìn)行修改。

WinCC flexible是西門子一種面向機(jī)器的自動(dòng)化概念的HMI軟件，具有舒適而高效的設(shè)計(jì)，它綜合了直接的處理方式、透明性、靈活性等優(yōu)點(diǎn)，可用于工廠和機(jī)械工程中機(jī)器級(jí)的操作員控制和自動(dòng)化過(guò)程監(jiān)測(cè)。這種工程軟件允許對(duì)基于視窗的所有SIMATIC HMI操作員面板進(jìn)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(biāo)題、日期時(shí)間，底部有可以進(jìn)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(dòng)，只需打開(kāi)模板更改一次。

通過(guò)此HMI可以實(shí)現(xiàn)軋線參數(shù)的共享、及時(shí)調(diào)整3#飛剪的倍尺的長(zhǎng)度、此區(qū)域電氣設(shè)備的分合閘操作、傳動(dòng)參數(shù)的設(shè)置、各個(gè)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(wèn)題進(jìn)行相應(yīng)監(jiān)控，及時(shí)準(zhǔn)確的查找故障點(diǎn)、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(guò)程中取出請(qǐng)求的變量值，這個(gè)過(guò)程通過(guò)集成在Wincc flexible項(xiàng)目中的通訊驅(qū)動(dòng)程序來(lái)完成，通訊驅(qū)動(dòng)程序通過(guò)連接構(gòu)成Wincc flexible與過(guò)程處理之間的接El。檢查好連接后，將項(xiàng)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口）、MPI（多點(diǎn)接口）、PROFIBUS（過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)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(shí)施效果

通過(guò)此項(xiàng)目的實(shí)施后，有效降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了鋼材的收集速度，縮短了因?yàn)槭占俣雀簧袭a(chǎn)生的熱停工時(shí)，完善車間自動(dòng)化控制系統(tǒng)水平，預(yù)留部分輸入輸出控制，方便實(shí)現(xiàn)收集區(qū)各個(gè)部分自動(dòng)控制，完善的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，為日增加自動(dòng)化控制及傳動(dòng)控制提供了良好的接口技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)后部收集區(qū)自動(dòng)控制提供了基礎(chǔ)。