摘要：介绍了大环件轧机的上位机系统，并使用Wincc flxible组态软件对自行设计的在线监控系统进行编程，实现了在画面上完成大环件系统轧制数据的显示和轴的校正。
马钢车轮的MRX-4000大环件轧机是1台日本生产的全自动数控轧机，系统采用PLC-300作为主控制平台，上位机采用工控机控制，此工控机程序采用VISUAL BASIC进行编程，数据的输入与输出、普通报警显示等功能全部在此工控机上进行，同时自动对所轧制的环件计算出的轧制曲线。
一、问题的提出
大环件轧机自投产以来，由于上位机控制系统采用日方自行设计研发的控制程序给PLC发送数据及读取相关数据，并进行轧制工艺的计算和控制，是大环件轧机的核心部分。多年来我方人员只能使用该程序，由于无法得到相应的数学模型与程序的原程序，对其程序的编程方式、编程结构等都不知道，也不能扩展程序，无法增加需要的内容。
而在实际的生产中，大环件轧机经常在轧制过程会出现突然轧大或轧小、轧制椭圆的问题，具体原因有许多但是一直无法解决，但是其中一个原因是在工控机在下载PLC数据时数据偶尔出现通信错误，造成数据出错，轧制仍按照原数据进行;另外日方在轧机控制程序的设计时，未留有扩展权限，许多数据只能通过PLC监控才能获取，如控制轴给定压力与反馈压力，报警信号的扩展等，处理故障时非常麻烦。
二、解决方案
针对这个问题，决定为大环件轧机增加MP377的触摸屏，以增加进一步控制轧机的能力，实现对轧机的监控、调试，触摸屏的编程通过Wincc Flexible组态软件进行。WinCC flexible软件是德国西门子公司工业全集成自动化的子产品，是一款面向机器的自动化概念的HMI 软件。SIMATIC HMI提供了一个全集成的单源系统，用于各种形式的监控任务。使用SIMATIC HMI，可以始终控制过程并使机器和设备持续运行，WinCC flexible用于组态用户界面以操作和监视机器与设备，提供了对面向解决方案概念的组态任务的支持。
三、实施
采用最新的MP377作为触摸屏，此款彩色触摸屏屏幕大、显示清楚，响应速度快，系统为windows界面，操作方便。
为了不与原PROFIBUS网络系统冲突，同时考虑到触摸屏在脱网后不会对系统产生影响，采用以太网通信方式，没有将触摸屏组态到原有的PROFIBUS网络中，使用CSMA/CD(载波监听多路访问及冲突检测)技术，并以10M/S的速率运行。采用这样的方式后就无须更改PLC硬件组态，又方便又可靠。其触摸屏系统框图如图1所示。
四、实施效果
1.直接在触摸屏上修改相关数据来实现抱辊止动器的校正与锥辊长度的校正，改变现在的校正方式，操作方法简单，所有的操作步骤全部显示在触摸屏上，大大节约校正所需时间。
2.通过与PLC的通信，将轧制数据回传到触摸屏上，以保证修改数据后能够直接看到数据修改的真实性，可以有效地防止工控机与PLC通信之间的丢包现象，操作人员在工控机上修改数据，在触摸屏上观察数据是否真实，保证轧制数据的可靠性，可以大大减少轧大轧小的频率，减少废品产生的几率。
3.出现轧制问题时及时在趋势图中查询相关的压力变化情况，并可以回调以往的部分压力与位置关系数据，分析出现轧制问题出现的原因。
4.在轧制过程中及时观察各主轴电机的电流变化，各轴动作的位移变化及动作曲线和各轴的压力与给定变化，对于轧制工艺的优化有一定的辅助作用。
5.增加液压同步监控图，实现液压系统监控与电控系统监控的同步，在触摸屏上显示液压原理图，同时配合显示设定参数、实际压力，来实现液压故障的快速判断。
6.增加报警的显示与报警的记录，并有报警时间，将所有的报警通过中文显示出来，以利于操作人员及时快速处理及故障的回录。
7.对于轧制最后的尺寸进行计算，通过轧机自身的位移传感器来测量轧制环件的椭圆度、外径、内径、辋高等数据，通过触摸屏来显示，并对比数码管显示数据的真实性。
8.利用触摸屏程序的编程，对于未来工艺所需的数据进行扩展性显示，只要能够想到的都通过触摸屏来实现，大大减少了对工控机的依赖性;同时修改并增加大量PLC程序，配合触摸屏程序实现其监控与校正等功能。
此触摸屏在投入运行后效果很好，无论是操作人员、电气维修人员、机械维修人员都可以快速使用，同时由于设置了密码，重要的内容必须输入相关密码才能修改，防止的误操作的可能性。
五、总结
通过增加触摸屏的方法，实现了对工艺、电气、机械的监控，在很少的投资下实现了相应的功能，使现场的故障处理时间、轴校正时间大大缩短，同时可以快速有效地对系统故障进行诊断分析。
参考文献：
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[2]李友善.自动控制理论[M].国防工业出版社，1989
[3]胡仁安.钢铁工业自动化的新技术[J].冶金自动化，2001.
收稿日期：2014-01-22