非标自动化设备：依托面向对象技术的PLC程序编制的社会化分工将会出现

发布日期：2024-11-18

非标自动化设备　　PLC系统软件开发在本棒材连轧控制系统中，输入输出点数众多，控制结构与功能复杂，因此结构化的程序设计方法是本系统控制程序设计的首选方法。我们将PLC控制程序分为信号采集、程序处理、信号输出等部分。此外把传动控制系统的部分功能从PLC系统中分离出来，主要是为了提高传动控制系统的可靠性和运行速度，从而提高整个PLC系统的资源利用率。这样既保证了全系统的集中监控管理，又保证了各种控制、保护的实时性，真正做到分散控制，集中管理。
　　PLC控制系统从繁重的传动控制任务中解脱出来，作为整个控制系统的中枢，主要的功能如下：（1）接收上位机的设定参数和控制命令并向上位机MMI人机接口传送现场设备状态。上位机控制系统根据工艺要求，例如，根据当前轧辊实际辊环直径、工艺设计的轧辊孔型参数、辊缝值、精轧末架轧辊设定的线速度值、空过机架、成品规格尺寸等计算棒材料型的宽度、高度和面积、各非空过机架的级联系数、延伸率的设定值，粗、中轧机架间张力的堆拉系数、轧辊线速度的设定值、电机转速的设定值、精轧机组各机架间活套高度、活套补偿及其延时的设定值等。PLC作为通信中枢将传动和远程I/O的数据与现场设备状态通过Ether网向上位机MMI人机接口传送。另外设备启动时，PLC系统必须不断向上位机传送各设备保护开关状态、传感器状态及设备运行状态等信息，用于上位机MMI人机接口显示。
　　（2）接收远程I/O站点的操作命令并传送PLC系统的状态。操作台及机旁箱（远程I/O）的现场设备操作状态及接近开关、液压站、稀油站状态信号以及就近检测的轧件温度值等通过该网传送到PLC系统，并通过该网还要将PLC系统其它设备的操作状态转送到远程I/O站点，用于信号灯的显示及报警。
　　（3）向传动控制系统传送设定参数和命令并接收传动系统的实测参数及状态信息。PLC作为通信的中枢将上位机的设定值传送到传动控制器，例如，级联系数初始值，张力修正系数等。同时将远程I/O站的操作命令综合后送到传动控制器，如轧机运行命令、正反转、联动、升降速、级联干预、自学习、热金属检测器状态等。反过来，PLC还将接收传动系统的实测参数，例如，实际转速、实际电流、微张力系统学习值及活套高度实测值等，以及传动控制器的状态信息，例如，准备好命令、故障命令、报警命令、负荷继电器状态及己合闸信号等。
　　（4）实现系统的自诊断。在编制控制软件时，不仅要充分利用PLC各模块的自诊断功能，还要根据工艺流程，在控制软件中插入系统自诊断功能，实时判断各传感器的返回信号是否正确，并向上位机（MMI）、监控机及操作台传送报警信号，方便系统维护人员检修及操作人员的分析。
　　（5）实时保护现场设备。PLC不断扫描各个保护开关的状态，以及电机电流、轧制速度等数值，实时监测设备运行是否正常，如高压柜合闸是否正常、电机的风机或稀油的润滑是否正常、液压系统是否正常、电机轴承温度是否过高、轧制速度是否过高或过低等。
　　应用软件功能由于PLC中的速度级联、微张力及活套高度的控制下放到传动控制器中，主轧制线的PLC的控制功能得以简化，其主要功能如下。数据交换及通信与现场控制器（VersaMax）构成的远程I/O站（操作台及操作箱）实现通信，该Genius网采用双网冗余的配置，当A网出现故障时，系统自动切换到B网，PLC软件可根据网络的故障代码，读取当前正在运行的网络数据。当PLC读到网上数据时，要完成数据的格式转换，并按照操作工艺规程及逻辑将操作命令传到传动控制器及MMI系取传动控制器信号，并根据这些信号的类型转换数据的格式，再通过Ether通信网传送到412起落套控制由于微张力和活套高度控制已下放到传动控制器中，对微张力控制部分PLC只负责采集粗、中轧机架间的热金属检测器的信号、轧机的负荷继电器信号、主操作台的操作命令及服务器（上位机）微张力调节给定值，并送到各传动控制器中。
　　对活套控制的重点是起落套控制。根据棒材连轧工艺的要求，轧制不同断面尺寸的成品，所选用机分布式PLC控制系统在棒材连轧自动控制中的应用架数量是不同的，各机架的设定速度也是随断面规格的变化而不同，为此起落套时要采用相应的延时控制。起套过早会因轧件的头部未被咬入而造成故障，起套过晚又会因轧件的头部叠轧而产生堆钢。理论上活套的形成是因咬钢时存在的动态速降而产生，但实际上起落套的控制还要考虑起落套的命令到起套辊气缸动作之间的时间延时。因此起套的控制要综合考虑多种因素。同时也要考虑落套时避免尾部摆动而提前落套。
　　冷床上钢控制冷床上钢装置（裙板）的作用是在适当时刻将倍尺飞剪切完的轧件送到冷床上，轧件在冷床上的运行受到几个因素的影响：精轧机末架速度，水冷辊道的速度，倍尺剪剪切的长度，每组冷床输入辊道的速度（共3组），上钢装置在上部、中部及下部的停留时间、上钢装置的使用组数（共3组）、液压阀的动作时间及轧件的重量等。为了保证准确的上钢，即轧件的头不能撞到冷床的上钢装置上，轧件的尾部要送到冷床上，轧件的尾部要对齐便于上钢移动。精轧机末架速度由轧制规程给定，剪切的长度是由3倍尺飞剪设定的，水冷辊道及3组冷床输入辊道按一定的超前率跟随终轧速度，该速度由设定程序给定，也允许操作员在MMI上修改。在主操作台的MMI上，操作员根据操作规程选定使用上钢装置的组数、上钢延时时间及中位停留时间。精轧后的棒材以316m/s的速度进入3倍尺飞剪，剪切后的棒材在3组不同速度的冷床输入辊道上运行，由于速差的作用将切断后的棒材前后两根分离，上钢装置正是利用前后两根轧件分离的时间和拉开的距离完成上钢动作。PLC根据工艺设定值、精轧出口的热金属检测器的ON/OFF信号、3倍尺飞剪的剪刃闭合信号、上钢装置的高、中及底位的接近开关的信号来控制上钢装置的液压阀动作。由于上钢的好坏不但受到上述电气及机械设备的影响，还受某些工艺因素的影响，例如轧件温度、表面氧化铁皮及重量等，因此PLC程序设计时还留有人工干预修正的接口。
　　轧件跟踪轧件跟踪是棒材连轧计算机控制系统的主要功能之一。在轧制生产过程中，同一时刻往往有多根轧件在生产线上的不同工序中加工处理。为了对整个轧制生产过程进行自动控制，必须区分每根轧件所在的位置，针对它们在生产线上的不同位置，及时地进行相应的自动控制。PLC是根据生产线上各个区段的热金属检测器和轧机的负荷继电器的（ON/OFF）状态变化来更新跟踪指示字，根据跟踪指示字的变化来判断每根轧件的位置。为粗、中轧的微张力控制、精轧的活套高度控制、1与2飞剪的切头/切尾控制、起落套的控制、上钢装置的控制及模拟轧钢提供信号。
　　模拟轧钢模拟轧钢一般分为两种类型：第1种是纯软件的模拟，这种模拟轧钢通常在上位机中进行，主要用于数学模型的检验及工艺过程的离线分析。第2种是检验现场的电气及机械设备的动作可靠性的现场模拟，为开始轧钢生产做准备。本系统采用第2种模拟轧钢，由主操作台的操作员选择是否投入该功能。模拟轧钢系统可模拟生产线上有一块钢或同时有两块钢在轧制，由操作员选择。PLC根据轧件跟踪的模拟信号，对1和2飞剪直流数字控制器进行控制，检查切头及切尾时剪机能否准确动作。精轧机活套器的起套辊气缸也要通过模拟轧钢来检查，看是否能按时升降。还有上钢装置也需要在开轧前检查动作是否正常。
　　结束语本控制系统充分利用了PLC，现场总线和计算机网络通信等先进技术，吸收了其它同类型控制系统的优点，具有结构开放、组态灵活、控制功能完善、操作简单规范等特点。本系统采用分布式结构，将速度级联、微张力及活套高度的控制下放到传动控制器上的T400中，减轻了PLC的负担，提高控制速度，降低系统成本。该套轧机已经连续生产两年多，实践证明该系统稳定，运行可靠，满足了工艺和生产要求。该系统的投入大大提高了生产和管理的自动化水平，减少了故障发生率，提高了劳动生产率，为柳钢创造了较大的经济效益。
　

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