摘要：本文主要介紹了ROCKWELL公司PLC5/SLC500系列產(chǎn)品在小方坯連鑄自動(dòng)控制系統(tǒng)中的軟硬件配置、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和應(yīng)用實(shí)踐。
關(guān)鍵詞：小方坯連鑄 PLC5/SLC500 RSView32 DH+網(wǎng) 總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
1 引言
小方坯連鑄機(jī)2004年與煉鋼轉(zhuǎn)爐配套建設(shè)，是將鋼水澆鑄成小方坯材的工藝設(shè)備，共分八流。自動(dòng)化控制核心選用了ROCKWELL公司的PLC5/SLC500系列平臺(tái)，通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為DH+網(wǎng)，它具有穩(wěn)定性好、擴(kuò)展性強(qiáng)、軟硬件功能優(yōu)及人機(jī)界面友好的特點(diǎn)，與上位機(jī)構(gòu)成了一個(gè)集中管理、分散控制、全流程生產(chǎn)的連鑄計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)。
2 小方坯連鑄工藝簡(jiǎn)介
轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)出來(lái)的鋼水經(jīng)過(guò)精煉爐精煉以后，需要將鋼水鑄造成不同類型、不同規(guī)格的鋼坯。小方坯連鑄主要設(shè)備包括回轉(zhuǎn)臺(tái)、中間包，結(jié)晶器、拉矯機(jī)等。其原理是將裝有精煉好鋼水的鋼包運(yùn)至回轉(zhuǎn)臺(tái)，回轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到澆注位置后，將鋼水注入中間包，中間包再由水口將鋼水分配到各個(gè)結(jié)晶器中去。結(jié)晶器是連鑄機(jī)的核心設(shè)備之一，它使鑄件成形并迅速凝固結(jié)晶。拉矯機(jī)與結(jié)晶振動(dòng)裝置共同作用，將結(jié)晶器內(nèi)的鑄件拉出，經(jīng)冷卻、電磁攪拌后，切割成一定長(zhǎng)度的小方坯。
3 設(shè)計(jì)思想
設(shè)備控制級(jí)按照工藝控制功能要求和分散控制的設(shè)計(jì)思想，配置如下：連鑄公共設(shè)施部分（如大包、液壓站等）采用一套PLC5控制；8流連鑄鑄流部分每流包括儀控部分（從結(jié)晶器至出坯輥道全線及結(jié)晶器液位和流量控制、二冷水流量控制等）各采用一臺(tái)SLC500 控制，八流共八臺(tái)，以保證當(dāng)任一流設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，不影響其它七流的正常工作；切割部分（包括出坯一切、二切）采用兩臺(tái)SIMATIC S7-300系列 PLC控制；連鑄事故水包鑄流熱裝熱送采用一臺(tái)SLC500控制，大包水口A站、B站各采用一臺(tái)SLC500 PLC控制，PLC之間通過(guò)DH+網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
3.1 系統(tǒng)硬件配置
控制系統(tǒng)硬件配置主要包括：14個(gè)控制站、2個(gè)操作站和1個(gè)工程師站，它們之間通過(guò)DH+網(wǎng)組成總線型拓樸結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)安裝終端電阻。具體見(jiàn)圖1。
圖1 小方坯控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖
3.2 操作站硬件配置
操作站主機(jī)采用研華工控機(jī)，型號(hào)IPC-610P4-30HC/ P4 2.4GB/DDR 256MB/HDD 80GB/64MB VGA/52X CD-ROM/1.44MB FDD/Keyboard+Mouse，配19″彩顯。其中兩臺(tái)工控機(jī)放在主控室，供崗位人員控制生產(chǎn)工藝，在線進(jìn)行各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)設(shè)定、控制參數(shù)修改及配水表數(shù)據(jù)的下裝等；另一臺(tái)工控機(jī)作為工程師站，主要供工程技術(shù)人員對(duì)整個(gè)自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)維護(hù)、控制參數(shù)修改和故障排查。三臺(tái)工控機(jī)均配置1784-KTX通信卡與PLC通信。
3.3 控制站硬件配置
控制站由連鑄公共部分控制站、1流至8流小方坯連鑄鑄流共8個(gè)控制站、連鑄事故水包控制站、連鑄一切二切控制站、鑄流熱裝熱送控制站、連鑄大包水口A站、大包水口B站控制站等十四個(gè)控制站組成。
(1)公共部分控制站為ROCKWELL公司 PLC5系列產(chǎn)品，具體配置見(jiàn)表1。
表1 公共部用PLC5清單
(2)8流連鑄鑄流控制站均為ROCKWELL公司 SLC5系列產(chǎn)品，具體配置見(jiàn)表2。
表2 鑄流控制站用SLC5清單
(3)一切二切控制站為SIEMENS公司S7-300系列產(chǎn)品，具體配置見(jiàn)表3。
表3 二切控制站用S7-300清單
因該崗位使用利舊設(shè)備，獨(dú)成系統(tǒng)，未與其它PLC進(jìn)行通訊。
(4)熱裝熱送控制站為ROCKWELL公司 SLC5系列產(chǎn)品，具體配置見(jiàn)表4。
表4 熱裝熱送控制站用SLC5清單
(5)大包水口控制站為ROCKWELL公司 SLC5系列產(chǎn)品，具體配置見(jiàn)表5。
表5 大包水口控制站用SLC5清單
(6)事故水控制站為ROCKWELL公司 SLC5系列產(chǎn)品，具體配置見(jiàn)表6。
表6 事故水控制站用SLC5清單
3.4 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)
本系統(tǒng)采用總線型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，各個(gè)PLC控制站使用屏蔽DH+網(wǎng)線作為通信介質(zhì)，通過(guò)CPU模板上專用的接口接入DH+網(wǎng)。操作站通過(guò)1784-KTX網(wǎng)卡連接到DH+網(wǎng)上。站與站之間通過(guò)1770-SC站連接器連接，在網(wǎng)絡(luò)的首、尾兩端加裝終端電阻。DH+網(wǎng)絡(luò)傳輸速率為115.2Kbps，各站之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和交換。
PLC5主機(jī)架與擴(kuò)展機(jī)架之間使用1771-CP1電纜作為通信介質(zhì)，SLC500 PLC主機(jī)架與擴(kuò)展機(jī)架之間使用1746-C9電纜線作為通信介質(zhì)。兩者均通過(guò)DH+接口，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)通信。
4 應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)
應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)包括PLC程序編制、操作員站和工程師站上位畫(huà)面組態(tài)及網(wǎng)絡(luò)通信配置等部分。
4.1 程序編制
編程軟件采用ROCKWELL 的RSlogix5和RSlogix500標(biāo)準(zhǔn)軟件包。小方坯連鑄工程項(xiàng)目程序?qū)?yīng)上述控制器由十三個(gè)子項(xiàng)目組成。每個(gè)子項(xiàng)目使用梯形圖等結(jié)構(gòu)化的編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)控制、顯示、計(jì)算功能，程序內(nèi)容包括系統(tǒng)初始化、參數(shù)量程變換、參數(shù)監(jiān)視、設(shè)備控制及異常情況處理等。
4.2 上位畫(huà)面組態(tài)
上位畫(huà)面組態(tài)基于Windows 2000+SP4操作系統(tǒng)，采用ROCKWELL公司的RSview32軟件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)工業(yè)過(guò)程的監(jiān)視、控制及報(bào)警，內(nèi)容包括畫(huà)面設(shè)計(jì)、過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)建立、節(jié)點(diǎn)配置、監(jiān)控軟件功能塊、趨勢(shì)記錄以及報(bào)警記錄等。
4.3 網(wǎng)絡(luò)通信配置
網(wǎng)絡(luò)通信采用RSLinx通訊軟件，設(shè)置相應(yīng)各控制站的1784-KTX網(wǎng)卡的設(shè)備類型、網(wǎng)絡(luò)站名、站地址、中斷請(qǐng)求、通訊速率等，通過(guò)TOPIC子項(xiàng)實(shí)現(xiàn)操作站與控制站的對(duì)接。
5 主要控制功能
(1) 8流結(jié)晶器鋼水液位及電磁攪拌檢測(cè)控制；
(2) 中間包鋼水液位檢測(cè)控制；
(3) 8流拉矯機(jī)速度和8流結(jié)晶器振動(dòng)控制；
(4) 8流二冷水（足輥、一段、二段）流量控制；
(5) 定尺切割和火焰切割自動(dòng)控制；
(6) 引錠桿、傳送輥道控制；
(7) 熱裝熱送傳送輥道控制。
6 應(yīng)用效果
6.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控
小方坯主參數(shù)畫(huà)面(見(jiàn)圖2)有中包鋼水液位、結(jié)晶器鋼水液位、二次冷卻水（結(jié)晶器、一段、二段）的溫度、壓力、流量、各個(gè)鑄流拉速等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的顯示。
圖2 小方坯主參數(shù)畫(huà)面
6.2 流量參數(shù)調(diào)節(jié)控制
二次冷卻水（包括零段、一段、二段）流量是根據(jù)鋼坯種類、鋼坯溫度以及冷卻水進(jìn)出水溫差、壓力來(lái)調(diào)節(jié)的，為了保證出坯前方坯完全冷卻，冷卻水量的控制是坯材成型的關(guān)鍵。畫(huà)面設(shè)有手動(dòng)和自動(dòng)調(diào)節(jié)，可以根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要隨時(shí)調(diào)節(jié)水量設(shè)定值，設(shè)定PID參數(shù)，方便工藝參數(shù)的修改。如圖3所示。
圖3 二次配水調(diào)節(jié)圖
6.3 二次冷卻水水表數(shù)據(jù)配置畫(huà)面
此畫(huà)面根據(jù)實(shí)際坯材的拉速，及時(shí)調(diào)整各個(gè)冷卻水管道的水量，畫(huà)面設(shè)計(jì)只要一鍵點(diǎn)擊即可將所有參數(shù)下裝，無(wú)須修改程序，有利于二冷配水表參數(shù)的修改。
6.4 趨勢(shì)記錄
記錄結(jié)晶器液位、拉矯機(jī)拉速、中間包液位、結(jié)晶器冷卻水流量、二次冷卻水流量等生產(chǎn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的歷史趨勢(shì)。
6.5 報(bào)警查詢
登錄系統(tǒng)故障報(bào)警畫(huà)面，即可瀏覽各個(gè)設(shè)備的報(bào)警故障，提示操作人員及時(shí)、準(zhǔn)確采取相應(yīng)措施。
7 結(jié)束語(yǔ)
小方坯連鑄機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)充分運(yùn)用工業(yè)DH+網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)檢測(cè)技術(shù)，將PLC與操作站、PLC與PLC有機(jī)地連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的控制。該系統(tǒng)對(duì)結(jié)晶器液位、結(jié)晶器流量的精確檢測(cè)，對(duì)結(jié)晶器振動(dòng)、二次冷卻水、拉矯機(jī)拉速的安全控制以及定尺切割、火焰切割、傳送輥道的穩(wěn)定運(yùn)行，使得控制對(duì)象多，處理數(shù)據(jù)量大的PLC集順序控制和過(guò)程控制于一體的特點(diǎn)得到充分體現(xiàn)。該P(yáng)LC控制系統(tǒng)自2004年投入運(yùn)行以來(lái)，在實(shí)時(shí)性、精確性和可靠性方面，都達(dá)到了預(yù)期要求。
作者簡(jiǎn)介
王萍 女，大學(xué)本科，高工，從事PLC系統(tǒng)研發(fā)工作17年。
（轉(zhuǎn)載）
