摩洛哥1725横切机组现场总线控制
摘要:出口摩洛哥的1725横切机组,是我公司为摩洛哥马格里布钢铁公司(Maghreb steel Co.)开发设计生产的中型钢板剪裁设备。由于横切机组设备繁多、结构复杂,而且用户要求工艺先进、控制精度高。为此我们选用西门子可编程控制器(PLC)S7-400、MP277触摸屏,并应用PROFIBUS现场总线通信网络组成自动化控制系统。横切机组高效率的运行,充分显示出现场总线技术在制造工业自动化控制领域中的先进性和广泛性。
关键词:可编程控制器;现场总线;横切机组
1 前言
现代工业的发展,很大程度上体现在工业生产过程和管理的自动化,然而信息的传输与交换代表自动化控制水平。由于计算机技术和现代信息网络技术的发展,现场总线技术以其全面性、实用性、先进性、可靠性、稳定性、快速性、灵活性、开放性、安全性被广泛的应用到工业通信之中。从现场设备、可编程控制器、输入/输出设备等硬件组态到操作系统、驱动设备以及人机界面的应用,现场总线技术始终贯穿在整个自动化的全部过程。
在工业总线标准中,PROFIBUS现场总线作为工业自动化控制基本信息网络,符合国际标准IEC和欧洲标准EN50170。由于PROFIBUS现场总线接线简单清晰、标准化的接口和精明的协议结构,在中国早已成为行业标准现场总线之一。
2 设备组成及性能和参数
1725横切机组由上卷车、开卷机、压辊、深弯辊、双夹送辊、1#对中辊、5辊矫直机、2#对中辊、夹送测量辊、剪切机、摆动辊道、定尺辊道、11辊矫直机、输送辊道、垛板台、升降台、成品辊道、抛料辊、液压站等设备组成。其工作原理:一方面用于带钢的连续矫直;另一方面将带钢剪切成规格长度的钢板;并剁成板剁。具体参数如下:
横切前带钢规格:带钢厚度5～25.4mm
带钢宽度1000～17250mm
横切后钢板规格:定尺长度2000～12000mm
定尺精度0～+6mm(定尺≤6000mm)
板垛重量Max.10t
机组速度:工作速度60m/min
3 控制系统组成及特点
该项目我们负责所有设备电气自动化控制设计、选型和调试。根据设备的现场布置和工艺的需要,我们全线选用德国西门子(SIEMENS)公司生产的产品。应用西门子公司可编成控制器(PLC)SIMATIC S7-400,它具有多种性能递增的CPU和多种功能的扩展模块,当任务规模扩大并且愈加复杂时,可随时使用附加模块对PLC扩展。PROFIBUS现场总线系统实现了数字和模拟量输入/输出模块之间;智能信号装置和过程调节装置与可编程逻辑控制器(PLC)之间的数据传输。I/O通道分散性使安装成本费用大大地节省,而且标准化的PROFIBUS现场总线具有"开放"的通信接口允许用户选用不同制造商生产的分散I/O装置和现场设备,同时因为新产品开发未知量较多,修改方便。因此为工业现代化控制特别是新产品的集散控制系统的研制、设计、调试提供了极大的便利。PLC系统软件采用西门子STEP7 5.4编成软件包,完成硬件组态,程序编制、调试、监视、文档资料处理和系统诊断等工作。人机界面(HMI )触摸屏作为现场操作站非常方便,它以最少的设备数量可提供最大可能的信息,以帮助运行人员实现操作和设备维修人员快速准确的了解系统当前运行状况及相关信息。1725横切机组PLC控制系统的现场时实监控和数据设定,均在触摸屏上进行。人机界面(HMI )作为机组控制的重要组成部分,用于机组控制的各种数据的设定、修改、显示、故障报警、以及相应的操作和设备的在线调试和维护。
下面控制系统框图详细介绍了控制系统的硬件组成和PROFIBUS现场总线分布:
从控制系统框图中我们看到由一台西门子S7-400 PLC进行控制,通过PROFIBUS-DP现场总线将远程I/O、人机界面(HMI)和调速装置相连(所有调速装置由整流/回馈装置供电的逆变器,它通过PROFIBUS通讯卡连接到PROFIBUS现场总线),来完成现场设备自动化控制的信息传递。
4 关键问题及解决方案
1725横切机组工作速度由双夹送辊、5辊矫直机和夹送测量辊变频电机的转速决定,在HMI画面中设定速度给定值,由PROFIEBUS-DP现场总线传至PLC,通过PLC控制逆变器驱动变频电机,速度反馈采用增量式光电编码器。为了使双夹送辊、5辊矫直机和夹送测量辊的线速度一致,我们采用了主/从传动控制方式,满足了工艺设计要求。并在HMI画面中可以实时对板材运行速度进行监控。
1725横切机组设备之中剪切机是液压控制设备,液压油压力的大小对板材切口质量和板材剪切速度起决定作用。为此通过远程I/O和PROFIEBUS-DP现场总线将压力信号传至PLC和HMI画面中,在HMI画面中根据板材的厚度设置压力,由PLC控制比例放大器执行机构。使得剪切机在工作时压力大,返程时速度快,为生产率的提高带来了保障。
5 结束语
由于PROFIEBUS-DP现场总线具有的全分散、全数字化、智能、双向互联、多变量、多点的通信特点和具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、通信速率快,系统安全,造价低廉,维护成本低等特点。所以我们在1725横切机组的自动控制中,应用可编程控制器(PLC)和PROFIEBUS-DP现场总线。经现场调试和使用,其选型合理,运行可靠,用户均表示满意。由此我们可以证明:无论是工业过程自动化控制还是综合工业自动化控制,应用PROFIEBUS现场总线技术作为解决自动化控制方案的平台它将涵盖所有领域。
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