SIMOTIOND在無縫鋼管冷軋機(jī)中的應(yīng)用

馬振華

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司鋼管公司， 山西 太原 030003）

生產(chǎn)實(shí)踐·應(yīng)用技術(shù)

SIMOTIOND在無縫鋼管冷軋機(jī)中的應(yīng)用

馬振華

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司鋼管公司， 山西 太原 030003）

主要介紹SIMOTION D在無縫鋼管冷軋機(jī)中的應(yīng)用，基于SIMOTION D強(qiáng)大的運(yùn)動控制功能、ProfiNet通迅功能、Profibus通訊功能，在項(xiàng)目中使用了伺服控制系統(tǒng)和速度控制系統(tǒng)，Profibus通訊，以及使用CBE30通過ProfiNet與S120進(jìn)行通訊。驅(qū)動充分利用了Simotion的各種編程語言包括MCC、ST、LAD等，及各種工藝對象，包括軸、凸輪等，實(shí)現(xiàn)了不銹鋼冷軋管機(jī)多軸同步。

SIMOTION D ProfiNetProfibus同步 凸輪控制

隨著工業(yè)的發(fā)展，人們對不銹鋼鋼管的要求也越來越高，山西太鋼不銹鋼股份有限公司（以下簡稱太鋼）鋼管公司為滿足市場要求，經(jīng)過多次調(diào)研考察，最后引進(jìn)了俄羅斯EZTM公司的350三輥大口徑不銹鋼冷軋管機(jī)。圖1和圖2為350軋機(jī)主機(jī)和回轉(zhuǎn)送進(jìn)圖片。

圖1 主機(jī)圖片

圖2 回轉(zhuǎn)送進(jìn)床身

本設(shè)備位于太原市不銹鋼產(chǎn)業(yè)園區(qū)，公司擁有年產(chǎn)5萬t不銹鋼無縫鋼管能力。產(chǎn)品主要應(yīng)用在電站鍋爐、石油、石化、油井、鐵路、造船、軍工、核電等領(lǐng)域。

冷軋管機(jī)是整個鋼管生產(chǎn)中控制鋼管內(nèi)外表面質(zhì)量，鋼管內(nèi)外直徑的重要設(shè)備。整個軋機(jī)分為上料床身、回轉(zhuǎn)箱、送進(jìn)床身、主軋制箱、出料系統(tǒng)、設(shè)備潤滑、工藝潤滑。上料床身主要功能是存儲一定數(shù)量的鋼管，然后一根一根把鋼管裝入送進(jìn)床身；回轉(zhuǎn)箱主要功能是負(fù)責(zé)對管坯內(nèi)模（芯棒）進(jìn)行同步旋轉(zhuǎn)；送進(jìn)床身功能是對管坯進(jìn)行送進(jìn)，將管坯慢慢推入主軋制箱，進(jìn)行軋制；出料系統(tǒng)作用是把軋制好的鋼管快速拉出，然后放入下料架；設(shè)備潤滑主要是對機(jī)械齒輪等關(guān)鍵部位進(jìn)行潤滑；工藝潤滑是在軋制過程中對管子的內(nèi)外表面進(jìn)行潤滑，保證產(chǎn)品的內(nèi)外表面質(zhì)量。

本項(xiàng)目使用CPU 317-2 PN/DP一個，IM153模塊3個，DI32點(diǎn)輸入模塊14個，DO32點(diǎn)輸出模塊5個，Simotion D445控制器1個，CX32擴(kuò)展模塊4個（Simotion D驅(qū)動軸擴(kuò)展），CBE30 1個（Simotion d Profinet通迅板），CU320 1個，CBE20 1個（CU320 profiNet通迅板），AIM3個（主動接口模塊，安裝在電網(wǎng)和ALM之間，它集成了濾波器、預(yù)充電回路及電源電壓監(jiān)控電路），ALM3個（整流模塊），電機(jī)模塊12個（分為單電機(jī)模塊和雙電機(jī)模塊），西門子伺服電機(jī)5臺，西門子異步電機(jī)9臺[1]。

1 控制系統(tǒng)構(gòu)成

整個項(xiàng)目中的硬件配置、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是各組成部分選擇的依據(jù)。項(xiàng)目中S7-300與Simotion D445通過 Profibus進(jìn)行主從通迅；D445與 S120通過Profinet進(jìn)行通迅；D445和ALM、AIM，電機(jī)之間通過Drive-CLIQ進(jìn)行通迅連接，如圖3和下頁圖4所示。

圖3 S7-300與Simotion D445的通迅

圖4 Simotion D445的Drive CLiQ通迅連接

2 控制系統(tǒng)完成的功能

1）使用一個單獨(dú)的CU320控制主電機(jī)，D445通過Prifinet與其進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。在使用中應(yīng)注意以下配置：在CBE20的配置中PZD選擇99 Automatic；infeed配置中報文選擇 SIEMENS telegram 370, PZD-1/1；Drives配置中控制方式選擇 21 Speed control with encoder。在完成這些配置后，對電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化。

2）D445與S7-300通過DP總線進(jìn)行主從通迅，配置如：打開硬件組態(tài)，雙擊D445從站，選擇Configuration，單擊New對所需要通迅的變量進(jìn)行組態(tài)，如圖5所示。

圖5 D445硬件組態(tài)

3）在SIMOTION Scout軟件中同樣需要對與S7-300通迅的變量進(jìn)行對應(yīng)的組態(tài),只有進(jìn)行組態(tài)的變量才能在Scout軟件中使用[2]。

3 使用MCC編程

MCC是一種圖形化語言，適合處理(SIMOTION)的運(yùn)動控制功能，配合MotionTasks能夠高效地完成自動化的任務(wù)，本項(xiàng)目中多次使用MCC進(jìn)行編程，MCC的建立過程：

1）選擇項(xiàng)目下的PROGRAMS，雙擊Insert MCC unit，插入一MCC unit，并對插入的MCC unit進(jìn)行重命名（例如MT_14），在Compiler菜單中勾選Permit programstatus允許程序狀態(tài)監(jiān)控，如圖6所示。

圖6 MCC狀態(tài)監(jiān)控設(shè)置

2）選擇MT_14的+號，雙擊Insert MCC chart，對MCC chart進(jìn)行重命名（例mt_14），Creation選擇Program.如圖7所示。

圖7 新建MCC

3）雙擊mt_14對其進(jìn)行編程，如圖8所示。

圖8 MCC編程

4）在自動軋制過程中，回轉(zhuǎn)送進(jìn)是跟隨主電機(jī)運(yùn)行的凸輪曲線進(jìn)行同步的，下頁圖9的凸輪曲線是主機(jī)架在一個運(yùn)行周期內(nèi)，回轉(zhuǎn)和送進(jìn)電機(jī)的跟隨曲線。

圖9 凸輪曲線

4 項(xiàng)目運(yùn)行

系統(tǒng)的投入時間，運(yùn)行情況，用戶的評價。

350軋機(jī)在2011年投入運(yùn)行，一直穩(wěn)定地運(yùn)行，為太鋼的大口徑無縫鋼管占領(lǐng)市場提供了有利的保證，同時對于太鋼技術(shù)人員了解西門子新一代驅(qū)動器提供了良好的平臺。

5 結(jié)語

隨著西門子對S120的不斷推廣，S120在中國的應(yīng)用也不斷的增加，SIMOTION D控制器以其良好的編程控制能力為市場所接受。在調(diào)試過程中，西門子完善的技術(shù)資料，良好的技術(shù)支持為項(xiàng)目的實(shí)施提供了方便，為項(xiàng)目的順利投產(chǎn)提供了有利的保證。

[1] 王薇.深入淺出西門子運(yùn)動控制器[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[2] 徐清書.SINAMICSS120變頻控制系統(tǒng)應(yīng)用指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

（編輯：苗運(yùn)平）

Application of SIMOTION D in Steel Seamless Pipes of a Cold-Rolling Mill

Ma Zhenhua
（Shanxi Taigang Stainless Steel Tube Co.,Ltd.,Taiyuan Shanxi 030003）

This paper mainly introduces the application of SIMOTION D in seamless steel pipes of cold rolling mill, based on SIMOTION D strong motion control function,ProfiNet communication function,Profibus communication function,the servo control system and speed control system,Profibus communication are used in the project,and CBE30 communicates via ProfiNet and S120.The drive makes full use of various programming languages of Simotion including ST,MCC,LAD.And a variety of process objects,including shaft,cam,etc.,achieves multi-axis synchronization of stainless steel cold rolling mill.

SIMOTION D,ProfiNet,Profibus,synchronization,cam control

TP29

A

1672-1152（2017）01-0072-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.01.29

2016-12-15

馬振華（1988—），男，山西代縣人，本科，畢業(yè)于北京科技大學(xué)成人學(xué)院，現(xiàn)從事電氣點(diǎn)檢工作。