一、廠況簡介
安鋼第一煉軋廠高速線材連軋機組采用國內(nèi)外先進技術(shù)與裝備,原料采用熱裝熱送工藝,加熱爐為引進日本中外爐關(guān)鍵燃燒裝置的步進梁式加熱爐,具有加熱質(zhì)量好,成本低的特點。全車間共有30架軋機,其中粗、中軋平-立交替14架,45度預(yù)精軋4架,精軋機8架,減定徑機8架,設(shè)計最大速度140m/s,最大軋制速度120m/s,保證軋制速度為112m/s,全線設(shè)6個活套,3 臺飛剪和在線自動測徑裝置,產(chǎn)品公差±0.10mm;全線采用控制軋制和控制冷卻新工藝,有五套控冷水箱,大風(fēng)量強冷式延遲型散卷保溫罩進行低溫軋制強制冷卻,實現(xiàn)索氏體處理,又可實現(xiàn)緩慢冷卻。設(shè)計能力的40萬t/年,主要產(chǎn)品為光面盤條線材:Φ5.5~Φ20mm,螺紋帶肋線材:Φ6.0~Φ16mm。生產(chǎn)鋼種有:碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)量碳素結(jié)構(gòu)鋼、中高碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼等8個鋼種。
二、過程自動化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成
該系統(tǒng)配置5臺SIEMENS公司的S7-400系列PLC,設(shè)有3個操作站,加熱爐區(qū)、軋機區(qū)、精整區(qū)各1個,另外還在主電室設(shè)有工程師站。每個站均配有SIEMENS公司的 PIII工控機,操作面板采用SIEMENS公司的PMU,各站操作系統(tǒng)為中文WindowsNT4.0,監(jiān)控畫面采用美國Intellution公司的FIXDMACS軟件編制?,F(xiàn)場的潤滑、液壓系統(tǒng)以及軋線各區(qū)域配有59臺ET200M,主傳動采用SIEMENS公司的6RA70系列產(chǎn)品,交流輔傳動采用SIEMENS公司的6SE70系列產(chǎn)品,每套傳動裝置均配有一塊CBP通信模板,用作6RA70和6SE70調(diào)速裝置與PROFIBUS-DP相連的接口板。操作站、工程師站、PLC之間的通信采用工業(yè)以太網(wǎng),通信介質(zhì)采用同軸電纜,PROFIBUS-DP主要完成PLC與6RA70、6SE70、WINCC以及遠(yuǎn)程ET200M之間的數(shù)據(jù)信息通信功能,PROFIBUS-DP的通信介質(zhì)采用工業(yè)屏蔽雙絞線。這條軋線配備了水平較高的電氣自動化控制系統(tǒng),其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)配置如圖1所示:
圖1 過程自動化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)圖1
三、過程自動化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的特點
自動化系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)分為三層:
(1) 人機接口與服務(wù)器之間、PLC與PLC之間、PLC與服務(wù)器之間聯(lián)成一種總線型局部網(wǎng)絡(luò)以態(tài)網(wǎng),采用TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)相互之間的大量信息交換。以態(tài)網(wǎng)的性能指標(biāo)介于遠(yuǎn)程網(wǎng)和多處理器之間,它主要用于辦工自動化,分布式數(shù)據(jù)處理,終端訪問以及其它高速、突發(fā)式信息交換系統(tǒng),通過以態(tài)網(wǎng),把軋制工藝參數(shù)設(shè)定值和對電氣設(shè)備的操作從人機接口傳送到PLC,把各設(shè)備的狀態(tài)和工藝、電氣參數(shù)及故障由PLC收集送到人機接口的CRT顯示。即以態(tài)網(wǎng)主要進行信息傳送量大的數(shù)據(jù)通訊。其主要特點如下:
●數(shù)據(jù)傳輸率: 可達10Mbps
●網(wǎng)上工作站數(shù): 最多1024個
●傳輸介質(zhì): 光纜
●拓樸結(jié)構(gòu): 總線
●信息協(xié)議: 幀的大小可變,64至1518Byte
(2)各PIC的CPU之間聯(lián)成MPI網(wǎng),實現(xiàn)CPU之間的少量快速的信息交換。MPI網(wǎng)為多點接口通訊,其通訊口集成在CPU上,可同時連接編程器和PC機(例HM工),聯(lián)網(wǎng)的CPU可以利用全局?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)(GD)周期性地相互進行數(shù)據(jù)交換(每個程序周期允許16個GD包,每包可達64字節(jié)),CPU的MPI是直接與S7的K總線相連。
MPI的基本數(shù)據(jù)如下:
●數(shù)據(jù)傳輸速率:187.5Kbps,
●網(wǎng)上工作站數(shù):最多32個;
●傳輸介質(zhì): 雙絞屏蔽電纜;
●傳輸距離: 50m不帶中繼器;1100m帶2個中繼器,9100m帶10個中繼器。
(3)PROFIBUS-DP網(wǎng)實現(xiàn)主、從站的連接。用于主站S7-400系列PLC的CPU選型為CPU416-2DP,該型CPU數(shù)學(xué)處理能力極強,帶有內(nèi)部集成的PROFIBUS-DP接口,其組態(tài)靈活,速度快,操作簡捷。每個PLC均采用一塊CPU模板和數(shù)塊SM422、SM421模板,完成整條軋線在網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下的順序控制和閉環(huán)控制。由于從站較多,每臺PLC都配有CP443-5通訊模板,將PLC作為主站連到PROFIBUS-DP,完成與從站接口之間的串接,Profibus網(wǎng)的基本數(shù)據(jù)如下:
●數(shù)據(jù)傳輸速率: 1.5Mbps,
●網(wǎng)上工作站數(shù): 最多32個;
●傳輸介質(zhì): 雙絞屏蔽電纜;
● 數(shù)據(jù)傳輸方式: 主―從站令牌方式。
直流調(diào)速系統(tǒng)6RA70和交流調(diào)速系統(tǒng)6SE70作為從站,安鋼線材生產(chǎn)線共采用20臺6RA70系列直流調(diào)速裝置,分別控制14架初中軋機、2架兩架6RA70系列直流調(diào)速裝置并聯(lián)控制的預(yù)精軋機、2臺飛剪。交流輔助傳動共采用34臺6SE70系列交流調(diào)速裝置,分別控制入爐、出爐以及爐內(nèi)輥道,7臺軋機用提升機,3臺夾送輥,12臺風(fēng)冷線電機。6RA70和6SE70通過CBP通信模板與CPU上的PROFIBUS-DP接口相連,實現(xiàn)數(shù)據(jù)在PROFIBUS-DP網(wǎng)上快速準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和信息傳輸。在主站硬件配置時,用STEP7軟件為每個6RA70、6SE70從站分配PROHBUS地址,通過6RA70、6SE70的操作面板將總線地址設(shè)定到參數(shù)P918中。PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線周期數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱笪木幋a結(jié)構(gòu)如下:
協(xié)議幀(頭) |
可用數(shù)據(jù) |
協(xié)議幀(尾) | |
參數(shù)(PKW) |
過程數(shù)據(jù)(PZD) |
網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)采用的參數(shù)過程數(shù)據(jù)對象為PP04,可用數(shù)據(jù)無參數(shù)區(qū),有6個字過程數(shù)據(jù),主站DP數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)在PROFIBUS-DP的支持下,周期性地與從站中的DP數(shù)據(jù)區(qū)進行數(shù)據(jù)交換。SFCl4接收指令將DP接收區(qū)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱尜A字中,那么主站就知道了6RA70、6SE70從站中的各種邏輯狀態(tài)以及各種實際值,用戶根據(jù)這些數(shù)據(jù)編寫相應(yīng)的程序,將這些狀態(tài)和實際值傳給畫面,操作員根據(jù)畫面上的狀態(tài)和實際值來判斷6BA70和6SE70運行的實際情況。同樣各種指令和速度參數(shù)通過存貯字發(fā)送指令SFCl5發(fā)送到6RA70和6SE70中,實現(xiàn)主站對從站的控制。
Profibus網(wǎng)是一種實時、開放性工業(yè)現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)。它的特點是:使用數(shù)字傳輸,易于正確接收和差錯檢驗,保證數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性,有利于降低工廠低層設(shè)備之間的電纜連接成本,易于安裝、維修和擴充,能及時發(fā)現(xiàn)故障,便于及早處理。它的最大優(yōu)點是能充分利用智能設(shè)備的能力。
(4)ET200M是一種模塊化的分布式I/O站,作為從站通過IM-153接口與PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線連接,本系統(tǒng)中用屏蔽雙絞線將主站CPU的DP接口與所有的ET200M從站DP接口依次串接。
四、結(jié)束語
安鋼高線過程自動化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用的PROFIBUS-DP總線技術(shù),以PLC為主站,6SE70,6RA70,ET200M為從站,主、從站之間的數(shù)據(jù)交換通過數(shù)字通信方式進行,因而為系統(tǒng)的安裝調(diào)試維護工作都帶來了極大的方便。安鋼高速線材軋機過程自動化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有90年代較高的控制水平,就其系統(tǒng)構(gòu)成、硬件配置及軟件實現(xiàn)方法都有獨到之處,另外,由于采用分級控制,使得該系統(tǒng)安全、簡單、速度快、實時性強,保證了該控制系統(tǒng)的可靠性。