杨晓雯

（河钢邯钢冷轧厂，河北 邯郸 056000）

随着工业现代化的发展，自动化控制技术已在各种工业生产装备中得到广泛应用，以其自动化运行、高精度控制、在线运行监测等技术特点受到各类工矿企业的青睐，为企业高质量、快节奏生产提供了技术保障。自动化控制技术是以PLC（可编程逻辑控制系统）为核心的程序系统，可预先进行编程之后通过建立控制系统与电气设备之间的通信，便可使电气设备按照既定的程序自动运行，实现电气设备的无人化或是少人化操作。邯钢冷轧生产线采用了西门子公司的自动化控制技术，该技术完全采用Simatic S7可编程逻辑控制器，借此可以使用标准化应用程序模块进行编程，从而为电气设备的自动运行搭建了平台。它的应用为企业生产注入了新的活力，在解放人力的同时，降低了企业生产成本，极大地提高了企业的生产效率和产品质量，是未来工业发展的方向。本文对西门子PLC在冷轧生产自动化控制中的应用进行了探讨。

1 西门子PLC的介绍

PLC又称之为可编程逻辑控制系统，是一种应用于工业环境下的数字运算系统，具有时间控制、顺序控制等功能，可使电气设备按照内置程序按照一定的时间顺序自动启停运行。PLC主要由微处理器、电源、编程器、I/O接口、输入/输出拓展单元等几部分组成。PLC在运行时，通过与现场传感器建立通信，控制输入和输出，按照内置程序和生产运行情况对执行机构发出相应的控制指令，从而实现对压力、温度等各类生产工艺参数的实时监控和在线准确调节。基于PLC的自动化控制系统具有体积小、重量轻、硬件配套齐全、使用维修方便、适用性强、运行平稳、抗干扰能力强的技术优点，以其自动控制的可靠性、准确性和及时性在电气控制领域得到了广泛的应用，改变了过去工业生产劳动环境恶劣，效率低下，危险性高的面貌，非常适合在冷轧生产线中使用。

2 冷轧机组控制要求和组态构建

冷轧生产线由多道生产工序组成，包括：酸洗、脱脂、罩退、卷曲等环节。要求系统具有显示和直接操作功能，可以在监控界面实时显示各种参数、工艺曲线，并对这些参数进行远程调节。

2.1 硬件组态

冷轧控制系统采用目前比较先进的西门子S7-300/400PLC及其配套的数字量/模拟量及数据通信模块，人机交互采用西门子WINCC工业级监控软件。轧区采用Simatic-TDC进行工艺控制的网络通信；平整区由西门子S7400PLC和一套TDC系统分别进行程序控制和主令控制。其中PLC搭载的CPU模块中集成有DP接口和MPI接口，可用于实现PLC与现场检测元件之间的通讯和采集监控系统数据。系统硬件包括CPU单元、通讯处理器、输入/输出模块、I/O模块、远程子站等几部分。硬件组态主要是完成硬件的参数设置，设定总站地址和建立通讯线路。首先使用SIMATIC STEP7软件建立工作站，然后打开硬件组态程序将各功能模块拖放到组态表中即可。

2.2 软件组态

软件组态采用WinCC软件，主要是根据使用需求建立方便人员监控和操作的人机交互界面，并进行控制程序的编辑。WinCC具有丰富的菜单选项、设置项目和可视窗口，并且功能齐全，用户可在其友好界面下进行软件组态和编程。冷轧生产线的软件组态可分为监控与远程操作两个部分，根据生产需要，实时监控画面应包括各工序电机运行参数、轧制速度、张力值、轧制力、液压系统油温和压力等等。控制室人员可通过监控画面实时掌握各工序运行和工艺指标的变化情况；同时，控制室人员还可在监控画面通过鼠标完成对各种电子阀门和液压泵站的调节，实现对工艺的远程操作。

2.3 通信组态

S7400PLC的CPU模块集成有DP和MPI两种通信接口，有工业以太网、DP与点对点等多种通信模块，可实现CPU与分布式I/O模块之间周期性的自动数据交换，从而实现CPU模块对各种电气执行机构的控制。

3 PLC在冷轧生产自动化控制中的应用

3.1 在自动故障诊断中的应用

西门子S7-300/400PLC都具有硬件故障自动检测功能，在硬件出现故障时可发出报警信息，甚至可以自动进行相关的保护操作。如此既可以保护轧钢设备，同时也有利于故障查找和设备检修。

PLC主要是通过接收模拟量和数字量信号，并将信号与标准参数相比对来进行故障诊断和判断是否发出报警。当接收信号的模拟量值处于PLC设定的报警值区间时，PLC就会启动开关量模块主要发出信号，报警并输出诊断结果；紧急状况下甚至会控制执行机构进行紧急停车。

3.2 在电气设备控制中的应用

冷轧机组控制系统采取的是计算机系统与PLC系统联合控制的方式，两者之间使用PPI通信模块，使用虚拟量开关进行逻辑控制。在对电气设备的控制中，PLC语言在经过编码器处理后，通过I/O接口、输入/输出模块进行模数转换和信号传输，从而实现对各种电子阀门及对应流量、压力、温度等持续变化模拟量的远程闭环控制。

人员在操作界面设定一定的调节值，该调节值的模拟量信号就会通过搭建的通讯网络传输至执行机构，控制执行机构动作完成对相应参数指标的调节。PLC与上位机以及与其它设备之间的通信都是采用CNC通信方式来进行反馈调节的，这种通信方式也保证了数据显示的实时性和反馈调节的同步性，尽可能地保证了自动控制的及时性和准确性。