西门子工控产品在轧机中的应用

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

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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