西門子PLC在冷軋生產(chǎn)自動化控制中的應(yīng)用

楊曉雯

（河鋼邯鋼冷軋廠，河北 邯鄲 056000）

隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，自動化控制技術(shù)已在各種工業(yè)生產(chǎn)裝備中得到廣泛應(yīng)用，以其自動化運行、高精度控制、在線運行監(jiān)測等技術(shù)特點受到各類工礦企業(yè)的青睞，為企業(yè)高質(zhì)量、快節(jié)奏生產(chǎn)提供了技術(shù)保障。自動化控制技術(shù)是以PLC（可編程邏輯控制系統(tǒng)）為核心的程序系統(tǒng)，可預(yù)先進行編程之后通過建立控制系統(tǒng)與電氣設(shè)備之間的通信，便可使電氣設(shè)備按照既定的程序自動運行，實現(xiàn)電氣設(shè)備的無人化或是少人化操作。邯鋼冷軋生產(chǎn)線采用了西門子公司的自動化控制技術(shù)，該技術(shù)完全采用Simatic S7可編程邏輯控制器，借此可以使用標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用程序模塊進行編程，從而為電氣設(shè)備的自動運行搭建了平臺。它的應(yīng)用為企業(yè)生產(chǎn)注入了新的活力，在解放人力的同時，降低了企業(yè)生產(chǎn)成本，極大地提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，是未來工業(yè)發(fā)展的方向。本文對西門子PLC在冷軋生產(chǎn)自動化控制中的應(yīng)用進行了探討。

1 西門子PLC的介紹

PLC又稱之為可編程邏輯控制系統(tǒng)，是一種應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境下的數(shù)字運算系統(tǒng)，具有時間控制、順序控制等功能，可使電氣設(shè)備按照內(nèi)置程序按照一定的時間順序自動啟停運行。PLC主要由微處理器、電源、編程器、I/O接口、輸入/輸出拓展單元等幾部分組成。PLC在運行時，通過與現(xiàn)場傳感器建立通信，控制輸入和輸出，按照內(nèi)置程序和生產(chǎn)運行情況對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出相應(yīng)的控制指令，從而實現(xiàn)對壓力、溫度等各類生產(chǎn)工藝參數(shù)的實時監(jiān)控和在線準(zhǔn)確調(diào)節(jié)?；赑LC的自動化控制系統(tǒng)具有體積小、重量輕、硬件配套齊全、使用維修方便、適用性強、運行平穩(wěn)、抗干擾能力強的技術(shù)優(yōu)點，以其自動控制的可靠性、準(zhǔn)確性和及時性在電氣控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，改變了過去工業(yè)生產(chǎn)勞動環(huán)境惡劣，效率低下，危險性高的面貌，非常適合在冷軋生產(chǎn)線中使用。

2 冷軋機組控制要求和組態(tài)構(gòu)建

冷軋生產(chǎn)線由多道生產(chǎn)工序組成，包括：酸洗、脫脂、罩退、卷曲等環(huán)節(jié)。要求系統(tǒng)具有顯示和直接操作功能，可以在監(jiān)控界面實時顯示各種參數(shù)、工藝曲線，并對這些參數(shù)進行遠程調(diào)節(jié)。

2.1 硬件組態(tài)

冷軋控制系統(tǒng)采用目前比較先進的西門子S7-300/400PLC及其配套的數(shù)字量/模擬量及數(shù)據(jù)通信模塊，人機交互采用西門子WINCC工業(yè)級監(jiān)控軟件。軋區(qū)采用Simatic-TDC進行工藝控制的網(wǎng)絡(luò)通信；平整區(qū)由西門子S7400PLC和一套TDC系統(tǒng)分別進行程序控制和主令控制。其中PLC搭載的CPU模塊中集成有DP接口和MPI接口，可用于實現(xiàn)PLC與現(xiàn)場檢測元件之間的通訊和采集監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)硬件包括CPU單元、通訊處理器、輸入/輸出模塊、I/O模塊、遠程子站等幾部分。硬件組態(tài)主要是完成硬件的參數(shù)設(shè)置，設(shè)定總站地址和建立通訊線路。首先使用SIMATIC STEP7軟件建立工作站，然后打開硬件組態(tài)程序?qū)⒏鞴δ苣K拖放到組態(tài)表中即可。

2.2 軟件組態(tài)

軟件組態(tài)采用WinCC軟件，主要是根據(jù)使用需求建立方便人員監(jiān)控和操作的人機交互界面，并進行控制程序的編輯。WinCC具有豐富的菜單選項、設(shè)置項目和可視窗口，并且功能齊全，用戶可在其友好界面下進行軟件組態(tài)和編程。冷軋生產(chǎn)線的軟件組態(tài)可分為監(jiān)控與遠程操作兩個部分，根據(jù)生產(chǎn)需要，實時監(jiān)控畫面應(yīng)包括各工序電機運行參數(shù)、軋制速度、張力值、軋制力、液壓系統(tǒng)油溫和壓力等等。控制室人員可通過監(jiān)控畫面實時掌握各工序運行和工藝指標(biāo)的變化情況；同時，控制室人員還可在監(jiān)控畫面通過鼠標(biāo)完成對各種電子閥門和液壓泵站的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對工藝的遠程操作。

2.3 通信組態(tài)

S7400PLC的CPU模塊集成有DP和MPI兩種通信接口，有工業(yè)以太網(wǎng)、DP與點對點等多種通信模塊，可實現(xiàn)CPU與分布式I/O模塊之間周期性的自動數(shù)據(jù)交換，從而實現(xiàn)CPU模塊對各種電氣執(zhí)行機構(gòu)的控制。

3 PLC在冷軋生產(chǎn)自動化控制中的應(yīng)用

3.1 在自動故障診斷中的應(yīng)用

西門子S7-300/400PLC都具有硬件故障自動檢測功能，在硬件出現(xiàn)故障時可發(fā)出報警信息，甚至可以自動進行相關(guān)的保護操作。如此既可以保護軋鋼設(shè)備，同時也有利于故障查找和設(shè)備檢修。

PLC主要是通過接收模擬量和數(shù)字量信號，并將信號與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)相比對來進行故障診斷和判斷是否發(fā)出報警。當(dāng)接收信號的模擬量值處于PLC設(shè)定的報警值區(qū)間時，PLC就會啟動開關(guān)量模塊主要發(fā)出信號，報警并輸出診斷結(jié)果；緊急狀況下甚至?xí)刂茍?zhí)行機構(gòu)進行緊急停車。

3.2 在電氣設(shè)備控制中的應(yīng)用

冷軋機組控制系統(tǒng)采取的是計算機系統(tǒng)與PLC系統(tǒng)聯(lián)合控制的方式，兩者之間使用PPI通信模塊，使用虛擬量開關(guān)進行邏輯控制。在對電氣設(shè)備的控制中，PLC語言在經(jīng)過編碼器處理后，通過I/O接口、輸入/輸出模塊進行模數(shù)轉(zhuǎn)換和信號傳輸，從而實現(xiàn)對各種電子閥門及對應(yīng)流量、壓力、溫度等持續(xù)變化模擬量的遠程閉環(huán)控制。

人員在操作界面設(shè)定一定的調(diào)節(jié)值，該調(diào)節(jié)值的模擬量信號就會通過搭建的通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸至執(zhí)行機構(gòu)，控制執(zhí)行機構(gòu)動作完成對相應(yīng)參數(shù)指標(biāo)的調(diào)節(jié)。PLC與上位機以及與其它設(shè)備之間的通信都是采用CNC通信方式來進行反饋調(diào)節(jié)的，這種通信方式也保證了數(shù)據(jù)顯示的實時性和反饋調(diào)節(jié)的同步性，盡可能地保證了自動控制的及時性和準(zhǔn)確性。