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西门子工控产品在轧机中的应用

供稿:胡夫 2005/5/23 15:47:00

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关键词:轧机、数据采集、控制精度、MPI协议、液压AGC

工业自动化程度在日趋提高,对控制要求也越高,而对控制外围设备较多,控制精度要求较高的轧机来说,合理配置工控产品达到控制要求和目的就显的比较重要了。我公司属铜加工企业,轧机也较多,通过消化吸收国外轧机的控制原理及控制思想,我们自行改造制作了多台轧机,运用于生产,节省了大量的资金,而产品质量也达到要求的精度。

1.轧机的控制硬件,我们都选用西门子产品:用西门子6RA70直流调速装置作传动,西门子S7—300PLC作系统控制,S7—400PLC作液压AGC厚度控制,研华工控机IC610作监控及编程调试之用。
系统的拓扑图示意如下:




2.具体控制如下:

(1) S7—400PLC作AGC控制,配以模拟量输入/输出板,高速计数板进行数据采集及AGC输出伺服阀闭环控制,由于S7—400PLC处理速度快、循环时间短,达到快速响应、提高板带材厚度精度的目的。

(2) S7—300PLC作系统的控制,配以ET200从站安放在各操作箱和各阀站,实现了分散式省线配置,提高可靠性、稳定性和维护性,并且通过DP接口板与直流驱动器6RA70进行高速数据传输,用于协调控制各直流电机的运转和接收各电机工作状态及数据,同时配T400工艺板,进行卷取的张力补偿、直径计算、圈数计算等,达到加减速、匀速状态下的张力恒定和实现自动停车的目的,并且大大节省了配线,进一步提高了系统的可靠性,稳定性和控制精度。

(3) S7—300和S7—400PLC采用MPI协议,可方便地配置两PLC间收、发数据,减少了用其它通讯方式带来的编程问题,进一步减少了S7—400的程序容量,提高了其处理速度。

(4) 用IC610配以MPI/DP接口板配以WINCC软件进行监控,可实现设备状况的图形化(棒图)显示;各外部部件工作位置显示,和各外部设备启停状态显示;故障存档及报警显示;指标趋势图显示等。
另一方面,配以STEP7软件可同时对两台PLC进行编程、调试,达到一机多用的目的。

3.这种配置可通过编程的方法,达到以下优点:

(1) 操作员界面透明、友好:
设备各状态及报警不仅在操作台上用指示灯显示出来,同时在WINCC画面中以中文文字显示并存档报警数据,最终以旋转报警灯进行综合显示。

(2) 实现了分散式省配线,提高了整个轧机电控系统的可靠性、稳定性,大大降低了维修率。

(3) 设备各动作间能很好地联锁,并且各动作的操作条件、顺序都能用WINCC画面显示出来。

(4) 由于采用全数字化的控制系统、驱动系统和网络系统,使系统响应速度、控制精度大大提高。

4.这里先就液压AGC(自动厚度控制),与大家分享一下自己的心得,要保证AGC控制精度,就必须选择高精度的厚度测量设备、外部检测硬件设备和完善的控制软件。

(1) 带材厚度测量选用德国VOLLMER公司的接触式测厚仪;

(2) 外部硬件有:位置传感器—SONY DG155B系列(精度达0.5um),压力传感器----AK-4,电液伺服阀---609所FF106A系列(最大电流达100mA以上),测速编码器----OMRON E6B2-CWZ1X等。

(3) 在精轧机中,AGC控制模式有:前馈FFC,反馈MOC,质量流MFC等,具体如下:先通过轧制力控制方式(RFC)进行液压校零,找到辊系倾斜零点和辊缝零点,然后切换到基本位置控制方式(POC),进行辊缝预定位控制,最后通过测厚仪的厚差信号,去选择投入相应的AGC模式进行辊缝微调,达到控制带材厚度精度的目的。实践证明,1mm以下的带材,厚度精度可控制在±5um~±3um以内。当然这也要建立在主机速度和卷取张力的控制精度之上。

5. 这种配置由于控制点数多,在大型的轧机或其它较复杂的设备中可灵活运用,同时配以较完善合理的编程和选用合适的硬件,可代替进口设备中昂贵的电控系统,达到节约制造成本的目的。

主要参考文献:
1. 西门子S7-300梯形图编程手册
2. 西门子S7-400梯形图编程手册
3. 西门子WINCC5.1使用手册

联系人:胡国盛
通讯地址:浙江省慈溪市杭州湾经济开发区金溪路
宁波兴业电子铜带有限公司
联系电话:13867882512
E-mail:hgs.shine@tom.com
作者简历:
1994年年毕业于南昌有色金属工业学校机电专业,2003年获得了浙江大学计算机及应用专科自考文凭,工程师职称,现从事设备电气的维护、改造、设计、安装、调试工作。
2005-5-15

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