重卷机组基础自动化系统分析
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摘要：本文所述系统，通过通讯网络连接，进行并行运算、集中管理、分散控制、资源共享的分布式计算机控制系统。
关键词：PLC 自动控制系统 控制功能
中图分类号：TP29 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)05-0251-01
1、引言
随着国民经济的发展,对冷轧钢板的质量要求越来越高,重卷机组对提高冷轧钢板的质量效果极为明显。新建重卷机组在自动化系统的配置中,既要保证系统的先进性、可靠性、合理性,又要注重节能降耗,尽可能降低投资成本。
机组可编程序控制器（PLC）选用德国西门子S7-400型产品,用于机组的基础自动化控制。以S7－400 CPU为中心，与上位监控计算机组成ETHER NET网，与分布式I/O模块和交流变频调速器构成Profibus DP总线网络系统，实现整个电控系统的网络化工作模式。包括机组中的逻辑控制、顺序控制、位置控制以及工艺操作和工艺联锁控制，故障检测分类报警控制等。
2.1 PLC系统硬件
PLC系统硬件组成；(1)电源模板PS407，为S7-400机架提供电源。(2)CPU模板，选用CPU416-2DP模板。(3)CP443-5DP通讯模板，用于远程站之间的通讯。(4)模拟量输入模板，用于模拟量输入,用于连接电压和电流传感器、热电偶、电阻器和热电阻。(5)模拟量输出模板，用于连接模拟量执行器。(6)数字量输入模板，用于连接操作开关和接近开关等开关量传感器。(7)数字量输出模板，用于驱动电磁阀、继电器、接触器等负载，输出接口与负载之间设置无源接点隔离。(8)以太网通讯处理器，用于S7-400主站到以太网的连接。(9)ET200M模块，用于远程分布式I/O站。(10)FM350-2智能性8通道智能性模块，用于位置检测与控制。(11)PLC机架.
2.2 急停控制系统
机组设有硬件急停控制系统。该系统与PLC系统共同控制机组的急停处理动作。当机组急停动作发生后PLC系统控制机组速度按照急停速率下降，同时急停继电器开始工作，确保当PLC系统无法正常完成控制时，由硬件控制急停动作完成。PLC系统接收到急停信号后由PLC系统进行处理，并由HMI系统进行显示与记录。
2.3 机组硬件锁定功能
机组硬件锁定功能与急停功能相同，目的为确保机组检修时安全操作而设。此功能由硬件系统完成，同时给PLC系统发出信号并在HMI系统上显示。锁定功能硬件与急停控制系统硬件设有单独控制柜。
2.4 ES系统
机组工程师系统由两部分组成：工程师站、PDA数据采集系统。工程师站用于基础自动化系统的编成与调试功能。PDA系统用于机组调试与生产过程中PLC与传动系统的信号采集及记录。通过ES站可远程监控与上载下载传动系统参数，也可对OP、TP等HMI人机界面进行远程下载。
3、基础自动化功能描述
生产线的控制功能分为以下几种模式；
自动控制模式：此种模式下生产线的设备按照预先设定的顺序执行功能，不需要操作者的干预，人工干预可以中止正在执行的自动控制的设备。
半自动控制模式：此种模式下生产线的设备需要人工启动，然后设备按照预先设定的顺序执行功能，执行过程中可人工干预设备停止。
手动模式：此种模式下，设备的动作完全依赖于人工操作，人工操作停止设备动作也停止。具体功能描述如下：
(1)半自动上卷；上卷过程可自动上卷或人工手动操作上卷。上卷小车根据操作指令开始半自动上卷。半自动上卷过程中包括卷径测量与宽度测量，高度对中与宽度对中。
(2)开卷机、圆盘剪CPC自动对中控制；机组在开卷机和圆盘剪处设有CPC自动对中控制系统,保证由开卷机进入机组的带材始终对准机组中心线。保证带材进入圆盘剪时始终对准圆盘剪设备中心线。
(3)开卷工作张力的自动设定与控制；机组根据钢卷宽度、厚度参数和设定单位张应力，可以自动计算出开卷张力、卷取张力。张力可以根据钢卷规格的变化自动设定。
(4)机组速度的控制；机组速度控制按区域分为：单动：单台设备点动；局域联动点动：区段设备联合点动（用于手穿带）。生产线联动：在线传动设备联合按照设定速度运行设有升速、减速按钮控制生产线速度。
(5)自动焊接；带钢完成头尾的初步定位后，焊机自动完成定位、剪切、去锌层、搭接、焊接、退火等步骤焊接过程。
(6)圆盘剪开口度、剪刃间隙、重叠量的调整；圆盘剪开口度根据成品料宽度自动调整，剪刃间隙、重叠量根据设定参数自动调整。
(7)卷边机卷径控制、检测；卷边机压辊设有最大卷径检测开关，卷径增大到接近最大卷径时发出报警信号，提醒操作人员酌情及时停机。卷边机料头可自动送料。
(8)卷取机EPC边缘自动跟踪控制；机组设有卷取机EPC边缘自动跟踪系统。EPC边缘自动跟踪系统具有自动找边功能。
(9)机组故障的自动检测、报警及分级处理；电控、液压系统及工艺操作的各类故障的检测由PLC控制自动完成，并在监控计算机上给予位置和故障类型的报警显示。一般不影响正常操作安全和产品质量的故障仅报警不处理。重故障则维持本次联动工作结束，如果不解除故障则无法再次联动开机，严重故障则控制机组瞬时快速停机。
(10)机组的连锁控制；本机组分单动与联动两种工作状态。机械、电气、液压必须满足一定条件，机组根据指令进动状态并在监控计算机上给予提示。工艺操作时的设备状态和连锁条件均有画面显示与提示，如果机组无法联动开机可以根据画面提示查到原因。
4、结语
整个机组电气及仪表自动化系统的各控制元器件均集成在以 S7-400为核心的基础自动化系统中，通过Ethernet及Profibus-DP网络将各变频调速装置、远程站及机械设备成套分控制系统联成一体，通过HMI及工程师站可以显示及操作基础自动化系统中的每一个设备，这种高集成度使基础自动化系统性能价格比更优越。从而保证了系统有更好的工作方式协调性、张力速度运行更平稳、画面显示更标准、信息报警系统更完备及操作维护更方便等特点。