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一、前言
某鋼廠4300mm厚板生產(chǎn)線工程，是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效益、高附加值品種、進(jìn)一步擴(kuò)大板材規(guī)格、實(shí)現(xiàn)板材品種系列化重要舉措，在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，發(fā)揮最大效益，都非常必要，勢(shì)在必行。
二、工藝流程簡(jiǎn)述
母板檢查臺(tái)位于2#冷床后,與2#冷床平行布置，在母板檢查臺(tái)輸入輥道和輸出輥道之間。冷床冷卻后的鋼板，運(yùn)送到檢查臺(tái)架上。由人工進(jìn)行上表面檢查，對(duì)檢查發(fā)現(xiàn)的可修復(fù)板面缺陷，用手推砂輪或手提砂輪進(jìn)行修磨，對(duì)致廢性缺陷進(jìn)行必要的標(biāo)記，以便剪切線切除改尺，提高成材率。檢查臺(tái)架中前部設(shè)置有翻板機(jī)，將需要進(jìn)行下表面檢查修磨的鋼板翻轉(zhuǎn)，在臺(tái)架上對(duì)鋼板的下表面進(jìn)行檢查和修磨。檢查修磨后的母板，由平移裝置移送至輸出輥道上。
三、系統(tǒng)硬件配置
控制裝置采用西門子S7-300控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)配置由PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)組成。PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)主要實(shí)現(xiàn)S7-300與傳動(dòng)裝置、PP17操作面板和絕對(duì)值編碼器之間的連接。以太網(wǎng)主要實(shí)現(xiàn)S7-300與工程師站、操作員站、上游的冷床控制系統(tǒng)、下游的切頭剪控制系統(tǒng)之間的通訊。傳動(dòng)裝置采用西門子SimovertMD系列的變頻裝置，整流/回饋單元直流母線供電方式，逆變器掛接在直流母線上。傳動(dòng)裝置電壓等級(jí)為380V。所有的逆變裝置均掛在同一段母線上。
S7-300通過(guò)PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)H1連接安裝在CZ-7操作臺(tái)的2#ET200M站、控制面板P1、控制面板P2，冷床液壓站操作箱的3#冷床液壓站ET200M站、控制面板P3。控制器通過(guò)PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)H2連接入口水平傳動(dòng)行程控制絕對(duì)值位置編碼器$304-BWL.201、入口水平傳動(dòng)行程控制絕對(duì)值位置編碼器$304-BWL.202、出口水平傳動(dòng)行程控制絕對(duì)值位置編碼器$304-BWL.203、出口水平傳動(dòng)行程控制絕對(duì)值位置編碼器$304-BWL.204、翻板機(jī)行程控制絕對(duì)值位置編碼器$304-BWL.301、翻板機(jī)行程控制絕對(duì)值位置編碼器$304-BWL.302。S7-300通過(guò)PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)H3連接所有的變頻傳動(dòng)裝置。PLC柜內(nèi)安裝區(qū)域交換機(jī)，通過(guò)本交換機(jī)實(shí)現(xiàn)工程師站、CZ-7操作臺(tái)的操作員站及控制系統(tǒng)的連接，此外本交換機(jī)通過(guò)光纜連接冷床系統(tǒng)交換機(jī)，通過(guò)雙絞線連接切頭剪系統(tǒng)交換機(jī)。系統(tǒng)硬件配置圖如圖1所示。
圖一系統(tǒng)硬件配置圖
四、軟件設(shè)計(jì)
為保證工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的穩(wěn)定，上位機(jī)采用WindowsXP英文操作系統(tǒng)，編程平臺(tái)為WinCC6.2。上位機(jī)顯示各個(gè)設(shè)備運(yùn)行情況，上位機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能如下：主畫面顯示各設(shè)備的啟動(dòng)、停止、運(yùn)行、故障等狀態(tài)；通訊狀態(tài)畫面監(jiān)視各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通訊狀態(tài)；傳動(dòng)裝置狀態(tài)畫面顯示傳動(dòng)裝置的狀態(tài)、電流、速度、故障代碼等；當(dāng)設(shè)備故障時(shí)畫面顏色閃爍，同時(shí)并用文本方式顯示故障類型，方便故障的排除；能記錄一個(gè)月的故障情況（故障時(shí)刻、故障類型等），方便地進(jìn)行事故分析。HMI監(jiān)控主畫面如圖2所示。
圖2HMI監(jiān)控主畫面
下位機(jī)采用SIEMENS公司開(kāi)發(fā)的STEP75.4軟件對(duì)PLC進(jìn)行編程和對(duì)PLC設(shè)備配置進(jìn)行維護(hù)。編制的軟件主要包括信號(hào)獲取處理、信號(hào)控制、故障模塊的設(shè)計(jì)、與上位機(jī)通訊的DB塊的設(shè)計(jì)。STEP7提供了具有生成標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)出功能塊庫(kù)或FC庫(kù)能力的編程功能,能夠在應(yīng)用程序內(nèi)一再調(diào)用,在本系統(tǒng)中,由于檢測(cè)點(diǎn)多，這種功能得到了廣泛應(yīng)用。FC功能塊的使用節(jié)約了大量的程序空間和故障查詢時(shí)間。降低了程序編寫的復(fù)雜程度，使程序結(jié)構(gòu)更條理清晰。事實(shí)證明，F(xiàn)C功能塊的使用提高了程序的運(yùn)行速度并且更加方便了軟件的移植性和可擴(kuò)展性。
五、實(shí)現(xiàn)功能
1)輸入輥道
輸入輥道為逆變裝置成組驅(qū)動(dòng)電機(jī)方式。輸入輥道分為4組，每一組由一臺(tái)逆變器驅(qū)動(dòng)。輸入輥道與上料裝置、入口平移之間有聯(lián)鎖要求，在上料裝置不在下限位、入口平移運(yùn)行時(shí)輸入輥道不能運(yùn)行。防止導(dǎo)致輸入輥道運(yùn)輸鋼板與上料裝置、入口平移發(fā)生碰撞。所有輸入輥道應(yīng)該運(yùn)行在同一速度下，避免由于速度差引起對(duì)鋼板的相對(duì)摩擦。輸入輥道將鋼板輸送至母板檢查臺(tái)目標(biāo)上料區(qū)域定位。等待入口平移裝置將鋼板送入母板檢查臺(tái)區(qū)域。
2）上料和入口平移裝置
上料裝置抬升和下降動(dòng)作由液壓缸驅(qū)動(dòng)完成，平移動(dòng)作由變頻裝置驅(qū)動(dòng)電機(jī)完成。在控制方面，上料裝置與輸入輥道、入口平移設(shè)備之間要求聯(lián)鎖。上料裝置動(dòng)作時(shí)，輸入輥道和入口平移要處于停止?fàn)顟B(tài)。入口平移裝置動(dòng)作時(shí)，要求輸入輥道在停止?fàn)顟B(tài)、上料裝置在上限位、翻板機(jī)無(wú)動(dòng)作且處在翻板初始的位置。上料裝置和入口平移的動(dòng)作過(guò)程：上料裝置從下限位上升到上限位將鋼板抬起，入口平移電機(jī)正轉(zhuǎn)將鋼板拉入母板檢查臺(tái)區(qū)域；然后入口平移電機(jī)停止，上料裝置下降到下限位。入口平移裝置平移位置通過(guò)絕對(duì)值編碼器來(lái)檢測(cè)。
3）翻板機(jī)
翻板機(jī)由變頻裝置驅(qū)動(dòng)電機(jī)，完成鋼板在母板檢查臺(tái)上的翻板動(dòng)作。在控制方面，翻板機(jī)動(dòng)作要求鋼板送入翻板臺(tái)架到位，并且入口平移裝置不動(dòng)作。翻板機(jī)翻板行程通過(guò)絕對(duì)值編碼器來(lái)檢測(cè)。
4）下料和出口平移裝置
下料裝置抬升和下降動(dòng)作由液壓缸驅(qū)動(dòng)完成，出口平移動(dòng)作由變頻裝置驅(qū)動(dòng)電機(jī)完成。在控制方面，下料裝置與出口平移、輸出輥道之間有聯(lián)鎖。下料裝置動(dòng)作時(shí)，出口平移、輸出輥道要處于停止?fàn)顟B(tài)。出口平移與下料裝置、輸出輥道之間有聯(lián)鎖。出口平移動(dòng)作時(shí)，下料裝置在上限位且輸出輥道處于停止?fàn)顟B(tài)。下料裝置和出口平移的動(dòng)作過(guò)程：下料裝置從下限位上升到上限位抬起鋼板，出口平移向輸出輥道區(qū)域平移，將鋼板送入輸出輥道區(qū)域；然后出口平移停止運(yùn)行，下料裝置從上限位下降到下限位。出口平移裝置平移位置通過(guò)絕對(duì)值編碼器來(lái)檢測(cè)。
5）輸出輥道
輸出輥道為逆變裝置成組驅(qū)動(dòng)電機(jī)方式。輸出輥道分為4組，每一組由一臺(tái)逆變器驅(qū)動(dòng)。輸出輥道控制與出口平移、下料裝置之間有聯(lián)鎖，在下料裝置不在下限位、出口平移運(yùn)行時(shí)輸出輥道應(yīng)該無(wú)法運(yùn)行。防止導(dǎo)致輸出輥道運(yùn)輸鋼板與下料裝置、出口平移發(fā)生碰撞。所有輸出輥道應(yīng)該運(yùn)行在同一速度下，避免由于速度差引起對(duì)鋼板的相對(duì)摩擦。輸出輥道將鋼板送向剪切線區(qū)域。
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