自动化技术在H型钢热锯冷床中的应用

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摘 要： 主要介绍的是基础自动化技术在莱钢大H型钢热锯冷床中的应用，力图通过对硬件结构和软件编程的阐述，对大H型钢自动控制系统进行初步了解。

关键词： 基础自动化；热锯冷床；硬件组态；PCS7

中图分类号：TG334.9 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0210136－01

0 引言

在H型钢生产线中，热锯是重要的组成部分，用来将串列轧机来的轧件切割成能够进入冷床的长度并使在后面的成品切割中浪费最少，直接影响着生产节奏。热锯后的冷床用来将轧件冷却到较低温度，以便符合矫直机的工作需求。热锯和冷床的顺利运行，离不开自动控制技术在其中的应用，利用自动控制技术，可以加快生产节奏，减轻操作人员工作负担，增加成材率，高效率的生产出合格的H型钢产品。

1 系统组成

1.1 软件配置

网络平台为Windows 2000 Professional，PCS7 OS-Software V6.0 。画面监控软件为PCS7自带的WINCC 6.0。

1.2 硬件配置

1.2.1 PROFIBUS-DP简介

大H型钢轧线自动化设备普遍采用了Prifibus-DP通讯方式。Prifibus-DP是国际化和开放式的标准现场总线，具有高速传送，价格低廉的特点，实现起来比较简单，主要用于分布式设备间的数据传送。该总线物理层采用RS-485传送方式，传送速率可由9.6kbps至12Mbps。它满足现场总线标准EN50170第二部分定义的规则，允许现场级快速，实时的数据传送。使用PROFIBUS，可以将主站和从站区别开来。

主站决定在总线上的数据传送而且也被设计为主动结点。可分为两类主站：

第一类DP主站是一些中心站，如各种PLC，SIMADYN D，按照规定的通讯周期，与从站交换信息，通讯周期在PCS7中进行设置，下图中的PLC便是第一类DP主站。

第二类DP主站主要是一些编程及监控站，主要用于程序调试，画面监控。下图中的WINCC上位机及程序调试机便是第二类DP主站。

1.2.2 硬件配置

图1所示即为大H型钢轧线典型的硬件配置图，热锯冷床部分便是采用了这种硬件配置。由于现场通讯网络庞大，通讯结点繁多，分布式设备（如ET200站）距离PLC主控室距离较远，若、如果单纯使用DP电缆连接各结点，满足不了通讯要求。因此，将PLC主控室至ET200站之间，ET200站与ET200站之间的通讯改为光纤通讯，通过OBT（光电转换接口装置）连接ET200站和其余分布式通讯设备。PLC与程序调试机和WINCC上位机之间通过工业以太网进行通讯。

2 西门子PCS7简介

西门子PCS 7系统是现代DCS的一个实例（分布式控制系统），它采用了当前的LAN技术、西门子PLC和现场总线技术，为工业自动化和控制提供了很大范围的硬件、软件、组态、配置和诊断工具，进而提供完全无缝集成的自动化解决方案。可以应用于所有工业领域，包括过程工业，制造工业，混合工业以及工业所涉及的所有制造和过程自动化产品。作为先进的过程控制系统，SIMATIC PCS7形成了一个带有典型过程组态特征的全集成系统。

3 硬件组态

在西门子PCS7软件中创建一个项目，再进行硬件组态该项目。由于热锯冷床区域设备较多，所以选用了两个CP通讯模板，建立两个PROFIBUS-DP网络，将庞大的通讯网络分开。在组态时应注意CPU及各模板的选型要与现场实际完全一致。ET200站各模板的选型，以及各ET200站和各编码器变频器等通讯设备的PRIFIBUS-DP地址必须要做到与现场完全一致。在确保硬件组态完整无误后，编译并且下装至CPU，若一切正常，便可在线监控现场各通讯设备的通讯状况。如果哪个通讯设备有问题，会在硬件组态上面显示出来。

4 网络组态

通过网络组态来完成热锯冷床PLC与其它相关区域PLC之间的通讯，如下图所示。利用CP443-1以太网通讯模板将PLC连接至交换机，与其它相关区域的PLC进行通讯。与现场各通讯设备的通讯则是利用了两块CP443-5通讯模板，通过DP总线进行通讯。点击CPU图标可以看到此区域网络的通讯内容，通讯方式等信息，完成网络组态后编译下装至CPU。

5 SFC

SFC（sequential function chart）意为顺序功能图，通常应用于非连续性的过程和对象，但也能应用于连续过程和对象。应用SFC编程是PCS7极具特色的编程优势之一。当开始一个没有查询条件的SFC时，激活start步，并执行它的动作。一个step有两个状态：active和inactive。当转移控制信号传送给这一步时，此step便处于active状态，此时在监控状态下将显示浅绿色并触发相应的动作，而已经执行过的step显示深绿色。当下一个转移条件满足时，这个step变为inactive状态，在监控状态下显示深绿色。转移条件也有两种状态：false和true。当满足此转移条件时，先前的step被取消激活，并激活下一个step。如果组态了最小运行时间，那么只有经过了这段运行时间后才会对下一个转移条件进行查询。按照这样的运行规则一步一步往下执行，一直至END。END的动作只执行一次便结束这个SFC的执行过程。

6 结束语

由于采用了自动化技术，使得大H型钢生产线能够更加高效快速、保质保量的生产出优秀的产品，并且节约了大量的人力资源，提高了轧钢人员的安全保障，为企业及社会带来了巨大的效益。

参考文献：

[1]孙一康等著，冶金过程自动化基础，冶金工业出版社，2006.11.01.

[2]深入浅出西门子PCS7.