赵 菁,王 锬

（安徽马钢自动化信息技术有限公司,安徽马鞍山243000）

SIMOTION D在大H型钢检查台改造上应用

赵 菁,王 锬

（安徽马钢自动化信息技术有限公司,安徽马鞍山243000）

介绍了西门子simotion D425在马钢H型钢检查台改造上应用。重点阐述了该系统的工艺流程、传动配置及在Scout中如何实现系统的配置与编程。

位置控制；Simotion D；Scout；执行系统；MCC

1 导言

马钢第三钢轧总厂H型钢3#主电室辅传动系统为西门子6SE70系列变频器。系统采用公共直流母线的形式，其公共整流装置均为可控硅器件的整流回馈模式整流器。由于可控硅整流器为半控器件系统，其固有特性对供电电网有较高要求，当供电系统存在谐波时，整流器易发故障。另外该系统已运行达15年，目前备件已无法良好供应。为解决上述问题，确保后期生产的正常进行以及备件的良好供应，决定采用SIEMENS SINAMICS系列调速装置对原有系统进行升级。

2 工艺要求及解决方案

2.1 检查台工艺要求

在3#主电室内的辅传动系统包括热锯、冷床、矫直机、冷锯等辊道以及检查台三段链及输出小车。其中大部分为辊道类型的传动，采用S120配CU320控制单元即可完成驱动要求，但检查台三段链与输出小车的传动装置存在特殊的定位要求，不能采用普通的配置。

检查平台由三段链及输出小车组成。1#链负责从输入辊道上接收型钢，链条首部和辊道交错布置，可以由液压驱动而做升降运动。开始接钢时，首部上升将型钢从辊道表面托起并向2#链运输，当型钢离开辊道后首部落下，其位置略低于辊道面准备下次接钢。2#链主要起运输作用，在与3#链的交接处设有翻钢钩，翻钢钩的作用是将型钢由“H”型翻转成“工”型方便对型钢表面的检查。钢坯进入3#链后将再次由翻钢钩翻转，呈“H”型，对另一面进行检查。在3#链的末端设有输出小车，输出小车在原位等待钢坯的到来，钢坯到达定订位置后小车上升将钢提起脱离3#链，然后向输出辊道方向运动，到达输出辊道上方时小车下降，将型钢放置在辊道面上，随后反向运动返回原位。输出辊道上的型钢根据检查的结果可以运往改尺区改尺，或者作为成品运往堆垛区。

在整个控制过程中对1#链首部的下降，2#、3#链翻钢钩翻钢，3#链与输出小车的交接，输出小车向输出辊道落钢等过程中都需要对型钢的位置进行跟踪以达到精确定位。由于型钢具有多种规格，每种规格的定位要求不一样，而且在运动过程中还存在高低速的转换，如果定位不准的话，就会造成砸坏辊道，翻钢失败，撞坏护板等事故。

因此仅仅采用PLC进行控制，其位置精度不能满足要求，原系统检查台三段链与输出小车的位置控制是由T300工艺板来完成的。T300是安装在6SE70传动装置内部的，直接和传动通讯，可以对其组态编程完成特殊的工艺控制任务，如张力控制、位置控制、闭环控制等。它的运算及响应速度都优于PLC与传动配合的方案，但因T300在现场运行达十五年之久，设备老化且备件无法及时供上，急待升级改造。

2.2 解决方案

为满足控制精度，此次升级将采用SIMOTION D方案。SIMOTION D是西门子SIMOTION三种硬件平台之一，是基于SINAMICS S120驱动平台的驱动系统。由于其集成了逻辑控制与运动控制，可以独立完成以往PLC加机电调速器的所有功能。消除了纯PLC自动化功能和运动功能之间的传统区分，实现了两者功能的合并。

SIMOTION D平台由SIMOTION D控制模块（如D425））通过DRIVE-CLiQ接口与SINAMICS S120的其它模块（如功率模块）进行数据交换，可轻松实现高速数据同步。DRIVE-CLiQ是用于SINAMICS S120系列变频器内部组件之间通讯专用的协议，允许SINAMICS S120传动之间甚至包括电机和编码器之间进行快速可靠地通讯。DRIVECLiQ电缆使用了POE(Power Over Ethernet)技术，在为一些基于IP的终端传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电。因此也可以用于SMC（编码器模块）与编码器之间的连接。

具体配置为每块D425-2 DP将控制两台S120（通过带DRIVE-CLiQ接口的控制单元可控制多台传动），通过编码器模块SMC30读取电机转速信号，在D425内部进行速度同步以及定位控制。同步方式可采用主从方式或虚拟主轴进行控制。配置图见图1。

图1 Simotion D方案配置图

3 Simotion Scout编程实现

Scout是用于调试Simotion的工具。由于Scout集成了Starter，除了可以完成轴控制参数的设定、控制程序编辑、凸轮曲线设定，同时还可以完成硬件组态与识别、驱动参数的设置、电机动态特性调试。

Scout包含多种格式的编程软件，面对不同任务的特点可以采用不同的语言来创建程序，包括MCC (MotionControlChart)、LAD(StructuredText)、ST (Structured Text)。MCC是一种图形化的编程语言，诸如定位、同步等功能都有图形化的命令与之对应，适用于编写顺序执行的程序。LAD是PLC中广泛使用的一种编程语言，适用于边沿触发、二进制数据处理等逻辑控制程序。ST是一种基于文本的类似于PASCAL的高级编程语言，适用于处理数据和包含数学算法的程序。

为了完成上述的工艺任务，根据各种编程方式的优势，在本项目中使用了MCC和ST两种形式相结合的方案。由MCC完成运动控制，包括速度控制与位置控制；由ST完成与其他PLC接口，逻辑联锁、TO（工艺对象，如轴）、DO（驱动对象，如S120）控制等。这些程序最终在执行系统中进行分配，3#链与输出小车程序的执行系统结构如图2。

图2 3#链与输出小车执行系统结构

在执行系统中Startup task在CPU从STOP状态切换到RUN状态时执行；Shutdown task在CPU从RUN状态切换到STOP状态时执行。Motion Task为顺序执行的任务，每个Motion Task只执行一次，一般都选择在Startuptask后执行；Background Task为非周期的循环执行，执行的时间根据任务中的程序长度而定。同步任务按照指定的系统时钟周期或用户指定的时间周期执行。

程序的核心为MCC编写的运动控制部分。MCC Unit是MCC程序的基本单元，在SIMOTION程序中可以建立多个MCC Unit来给不同的任务分组。每个MCC Unit又可以包含多个MCC Chart，每个MCC Chart都是一个独立的程序，与Motion Task结合使用使程序的执行更加简单明了。3#链速度控制的图形化MCC程序如图3，每个命令都可以设置具体的参数或编写相应的计算公式。

4 总结

改造后的系统完全实现了原有系统的功能。采用Scout的MCC编程替代原T300的STRUC L编程使程序结构更清晰，系统的维护与故障诊断执行效率更高。Simotion的控制精度能达到0.01mm，满足原系统的要求。这次探索为今后在H型钢生产线上9#、10#堆垛台运输链这类有着更复杂的同步要求的系统改造提供了宝贵的经验。

图3 3#链速度控制MCC

[1]张翼成,林嘉瑜,胡明樟.Siemens Simotion D425在矫直机中的应用[J].冶金丛刊.2007年第5期.

[2]王康等.西门子Simotion运动控制系统在托辊管加工机床中的应用[J].机床与液压.2011年第4期.

[3]靳鹏飞.SlMOTION运动控制系统在钢铁行业中的应用[J].山西冶金.2011年第5期.

[4]王薇主编.深入浅出西门子运动控制器——SIMOTION实用手册[M].北京:机械工业出版社,2013-9-1.

Application of SIMOTION D in Revamping of the Inspection Station for H-Beams at MaSteel

Zhao JingWang Tan
(The Automation Engineering Co.of Maanshan Iron&Steel Co.,Ltd.,Maanshan,Anhui 243011,China)

The application of Simemens Simotion D425 in revamping of the inspection station for H-Beams in MaStee1 is introduced.The process flow,drive configuration and how to achieve system configuration and programming in Scout are mainly described.

position control;Simotion D;Scout;execution system;MCC

TP27

B

1006-6764（2014）11-0074-03

2014-07-20

赵菁（1967-），大专学历，工程师，现从事自动化传动系统的技术工作。