精整区电气控制系统的设计与应用

2015-08-26安百光山东钢铁集团莱芜分公司棒材厂山东莱芜271104

中国科技纵横 2015年8期

安百光（山东钢铁集团莱芜分公司棒材厂，山东莱芜 271104）

精整区电气控制系统的设计与应用

安百光
（山东钢铁集团莱芜分公司棒材厂，山东莱芜 271104）

棒材精整区域电气控制系统一般采用传统接触器控制，控制方法单一，系统落后，而且全部是手动操作，故障率高，检修更换时间比较长，自动化水平低，无法实现区域的自动控制以及相关操作连锁控制，造成工人劳动强度比较高，一旦操作失误将会产生热停工时或设备损坏，因此，本文技术改造旨在提高后部收集自动化程度，提高收集效率和质量，节约人力资源，降低劳动强度，达到低成本、高效率、高质量生产，最大限度提高产品市场竞争力。

电气控制系统设计应用

1　系统设计

此控制系统的控制核心是西门子S7-400 PLC，主处理器模块412-2DP CPU执行网络上与轧线系统之间的数据传输处理和执行主控用户程序，根据工艺要求完成控制系统的动作过程及轧线系统的相互通讯和数据传送，主控系统与轧线系统的通讯方式是以太网，与ET200M远程控制站之间的通过PROFIBUS-DP网络通信；监控画面是采用西门子OP277操作面板，通过以太网与PLC进行通信。系统配置如图1：

图1　系统配置

后部收集区电气传动系统采用变频器和交流无触点电子控制器，变频器采用西门子6SE70变频器，其控制装置采用全数字控制技术，功率部分采用IGBT 的电压源型PWM交流变频传动装置。它给传动装置带来快速性，更高的精度，更高的可靠性，同时效率也更高。

该系统交流无触点电子控制器采用标准型柜架，抽屉式结构，1～5#为主控抽屉，安装有可控硅、控制板、基板等，可控制100 kW线绕式电动机。抽屉装有电流整定、保险、电流整定电位器、模拟复位按扭、能耗整定、电位器、电源开关，用来调整各种参数。6#为辅助抽屉，装有电流整定、报警显示、检查选择、风机控制。主柜最低层装有冷却风机。

监控画面程序设计采用西门子OP277操作面板，运用组态软件WinCC flexible 2008进行组态。WinCC flexible 2008通过提供各种组件进行组态，使用户可以用触摸屏上的组合文字、按钮、图形和数字信息等，来处理或监控不断变化的信息；并且能够和编程软件STEP7集成，控制系统使用统一的通信协议、统一的数据库和统一的编程组态工具。

2　功能实现

通过STEP7编写程序FC120，FC121，FC122，并在OB1中调用，实现各个控制功能。系统操作方式分2种：手动方式、自动方式。通过各个操作台的操作按钮进行选择，在手动方式，设备可在PLC正常、安全连锁允许的情况下可以实现电子开关柜、控制液压气动阀、变频器等设备的点动及连续运行；在自动方式下，PLC采集现场编码器、限位开关、光电开关、冷金属探测器等现场检测元器件的反馈信号，通过PLC程序的编写可以实现布料运输链、辊道及链条、挡板、电磁分离、旋转托钢装置等现场设备的自动运行。

根据点数机的工艺要求，1、2段链根据生产需要设置一个速度即可，3段链变频器需要有两个速度，速度的控制采用多段速度控制。6SE70系列变频器的CUVC板共提供了9个输入/输出端子，其中3-6（IN1-IN4）属于双向开关量端子，既能做输入用也能做输出用；7-9（IN5-IN7）仅能做输入端子来使用。3-9（IN1-IN7 ）均为多功能端子，可以通过改变参数来改变它们的功能，把它们中的任意端子设置成多速端子。

选择频率源： P443→40（多段速给定），P554、P571/P572设为10。

速度组合：

多速1输入：P580→B10多速2输入：P581→B12

P417→0、P418→0（多速输入的第3、4位，因只有2档速度没必要设置，改为0），X101端子排上3、4、5、6端子即可做输入也可做输出，做输入时P651、P652、P653、P654必须设为0。

速度值： P401、P402的值对应于一档、二档速度，设置P401→45Hz，P402→30Hz，可以根据生产需要进行修改。

WinCC flexible是西门子一种面向机器的自动化概念的HMI软件，具有舒适而高效的设计，它综合了直接的处理方式、透明性、灵活性等优点，可用于工厂和机械工程中机器级的操作员控制和自动化过程监测。这种工程软件允许对基于视窗的所有S I M A T I C HMI操作员面板进行集成组态——从最小型的微型面板到PC解决方案。

后部收集区包括8幅画面，每幅画面顶部都有相同的标题、日期时间，底部有可以进入各界面的相同按钮。为避免重复工作，采用画面模板将各画面中相同的内容列出，如果需要改动，只需打开模板更改一次。

通过此HMI可以实现轧线参数的共享、及时调整3#飞剪的倍尺的长度、此区域电气设备的分合闸操作、传动参数的设置、各个传感器状态的监控等等功能，并且能够对常出现的故障问题进行相应监控，及时准确的查找故障点、排除故障。

Wincc flexible使用通讯管理变量与连接，通讯的任务是从过程中取出请求的变量值，这个过程通过集成在Wincc flexible项目中的通讯驱动程序来完成，通讯驱动程序通过连接构成Wincc flexible与过程处理之间的接El。检查好连接后，将项目传送到HMI设备，这样就可以在HMI上完成操作。Wincc flexible提供与SIMATIC S7 PLC的通讯网络，PPI（点对点接口）、MPI（多点接口）、PROFIBUS（过程现场总线）、以太网。本系统中与PLC的通讯中采用以太网将OP277连接到系统中。