本文從硬件組態(tài)和軟件設(shè)計方面介紹了ControlLogix系統(tǒng)和PowerFlex 700S變頻器在矯直機系統(tǒng)中的應(yīng)用，并對變頻器的主從調(diào)速做了詳細(xì)的介紹。
1. 前言
矯直機是現(xiàn)代軋鋼廠生產(chǎn)中的重要設(shè)備之一，它對改善鋼板板型，減少改判和提高成材率具有重要意義。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和交流變頻技術(shù)的迅速發(fā)展，以現(xiàn)場總線為基礎(chǔ)的數(shù)字控制系統(tǒng)和交流矢量變頻技術(shù)在工業(yè)自動化領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。濟鋼中板廠一號矯直機改造就充分了應(yīng)用了羅克韋爾先進(jìn)的ControlLogix系統(tǒng)和PowerFlex 700S變頻器。該系統(tǒng)的穩(wěn)定性強，操作靈活簡單，系統(tǒng)維護(hù)量也大大降低。
2. 基本工藝
矯直機主要用來鋼板矯直，改善板型，有效減少鋼板漂曲而改判。該系統(tǒng)包括輸入輸出輥道、兩臺矯直主電機、頂部兩臺壓下電機、以及四個角落的四個壓力傳感器和位移傳感器。通過壓下電機先擺好輥縫，然后鋼板經(jīng)輸入輥道帶入矯直機。兩臺矯直主電機選擇聯(lián)動或者單動實現(xiàn)矯直功能。在該系統(tǒng)中，關(guān)鍵要實現(xiàn)兩臺主矯直電機的主從運轉(zhuǎn)和壓下輥縫的準(zhǔn)確定位和標(biāo)定。
3.系統(tǒng)配置說明
該矯直機控制系統(tǒng)采用了羅克韋爾先進(jìn)的ControlLogix控制系統(tǒng)和功能強大的PowerFlex變頻器。ControlLogic系統(tǒng)覆蓋了先進(jìn)的控制平臺、開放透明的網(wǎng)絡(luò)總線和全方位的監(jiān)控方案。PowerFlex 700S變頻器是羅克韋爾PowerFlex7系列電力傳動平臺中性能最強大的可編程控制器。它不但可以提供高性能的變頻控制，而且同時能提 供位置控制與伺服控制。矯直機系統(tǒng)的硬件配置如圖1、2所示。
圖1 系統(tǒng)硬件配置圖（以太網(wǎng)）
圖2 系統(tǒng)硬件配置圖（控制網(wǎng)和設(shè)備網(wǎng)）
3.1 ControlLogix控制系統(tǒng)的控制器Logix5562
ControlLogix5562控制器支持多達(dá)32個不同任務(wù)，使你能分解復(fù)雜的控制應(yīng)用，并以合適的周期執(zhí)行。根據(jù)應(yīng)用規(guī)模擴展內(nèi)存。單一機架中可放置多個控制器，均衡負(fù)荷，提高系統(tǒng)性能。處理器與處理器之間的通訊不需要編寫應(yīng)用代碼。具有高集成的運動控制的能力，不再需要單獨的運動控制器和軟件。模塊化網(wǎng)絡(luò)接口，為不同應(yīng)用提供合適的通訊，足夠的輸入輸出能力，能夠滿足大系統(tǒng)的應(yīng)用。模擬量和數(shù)字量模板使用同樣的機制進(jìn)行尋址，I/O標(biāo)簽將根據(jù)系統(tǒng)中機架的位置和在機架中的物理槽號自動生成。當(dāng)將I/O模板分配給控制器時，自動創(chuàng)建I/O數(shù)據(jù)區(qū)。靈活方便的網(wǎng)橋，各個網(wǎng)絡(luò)間的橋接和路由器通過基板完成而不需要處理器的參與，軟件可組態(tài)。
3.2控制網(wǎng)絡(luò)ControlNet
控制網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)是一種高速確定性網(wǎng)絡(luò)，用于對時間有苛刻要求的應(yīng)用場合的信息傳輸。它為對等通信提供實時控制和報文傳送服務(wù)，它作為控制器和I/O設(shè)備之間的一條高速通信鏈路，綜合了現(xiàn)有的各種網(wǎng)絡(luò)的能力。它提供如下功能：
l 對在同一鏈路上的I/O，實時互鎖，對等通信報文傳送和編程操作，均具有相同的帶寬。
l 對于離散和連續(xù)過程控制應(yīng)用場合，均具有確定性和可重復(fù)性功能。
ControlNet是基于生產(chǎn)者/消費者通訊新模式，用于PLC與計算機之間的通訊網(wǎng)絡(luò)。它可鏈接拖動裝置、串并行設(shè)備、工業(yè)PC、人機界面等。它還可以溝通邏輯控制和過程控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸數(shù)率為5Mbps,可尋址節(jié)點為99個，同軸電纜傳輸距離為3Km,光纖傳輸距離為30Km.。
本控制系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用了兩個。一個網(wǎng)絡(luò)鏈接拖動裝置，具體應(yīng)用為1336PLUS2變頻器和PowerFlex700s變頻器。一路鏈接1794-ACN15分站模塊，采集各個變頻柜的合分閘指令和燈信號。
3.3設(shè)備網(wǎng)DeviceNet
設(shè)備網(wǎng)現(xiàn)場總線是一種低成本高性能的工業(yè)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備網(wǎng)應(yīng)用國際標(biāo)準(zhǔn)的控制局域網(wǎng)（CAN）協(xié)議，建立了設(shè)備網(wǎng)的應(yīng)用協(xié)議。它具有公開的技術(shù)規(guī)范和廉價的通信部件.
設(shè)備網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通過一個開放的基于CAN技術(shù)的64個節(jié)點，多支線的網(wǎng)絡(luò), 允許用戶用一根電纜去連接500m（1641ft）以內(nèi)的設(shè)備并遠(yuǎn)至用戶的可編程控制器，無需用導(dǎo)線把每個設(shè)備和一個I/O機架連接起來.
設(shè)備網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)是基于生產(chǎn)者/客戶模式（Producer/Customer）網(wǎng)絡(luò)模式，這是最現(xiàn)代化的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，生產(chǎn)者/客戶模式使控制數(shù)據(jù)同時到達(dá)操作的每一個單元，可以更有效地利用網(wǎng)絡(luò)的頻帶寬度。生產(chǎn)者/客戶模式同時可以顯著地減少網(wǎng)絡(luò)通信量，因為它允許狀態(tài)切換的報文發(fā)送，以作出更快的響應(yīng)，同時，周期性的報文發(fā)送，以提供更好的確定性。對等通信允許數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息在設(shè)備間進(jìn)行交換。
本系統(tǒng)中的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中鏈接了四個直線位移傳感器，用于矯直機壓下系統(tǒng)的輥縫標(biāo)定和顯示，具體標(biāo)定方法在軟件里面設(shè)定。
3.4工業(yè)以太網(wǎng)EtherNet
工業(yè)以太網(wǎng)是一個既可以進(jìn)行控制操作又可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞的網(wǎng)絡(luò)，它對于那些高速的，對時間有苛刻要求的應(yīng)用場合是一種完美的選擇，它甚至不需要用戶自己建立規(guī)劃。.具有很強的兼容性，幾乎可以與所有的計算機系統(tǒng)和應(yīng)用包進(jìn)行連接。EtherNet/IP通訊模塊使用通用工業(yè)協(xié)議（CIP）。CIP使用生產(chǎn)者/消費者網(wǎng)絡(luò)模式代替源/目的（主/從）模式。生產(chǎn)者/消費者模式減少了網(wǎng)絡(luò)通訊量，增加了網(wǎng)絡(luò)傳輸速度。
1756-ENBT模塊可用于ControlLogix控制器通過EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)與其他設(shè)備通訊的接口，或者作為在EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)上的一組1756 I/O模塊的適配器。該模塊支持I/O控制，生產(chǎn)者/消費者標(biāo)簽和MSG指令通訊，與人機界面（HMI）通訊，組態(tài)和編程，為1756 I/O模塊提供適配器功能，可作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器發(fā)布診斷和狀態(tài)信息。工業(yè)以太網(wǎng)功能強大，在本系統(tǒng)中主要用于數(shù)據(jù)采集和人機界面通訊功能。
4. 兩臺PowerFlex700s變頻器的主從調(diào)速
矯直機的主傳動由兩臺電機完成，可以選擇單動或者以一臺為主的主從傳動.在主從傳動的多變頻器系統(tǒng)中，帶有同步鏈接功能的PowerFlex700S變頻器是一款性能非常杰出的控制設(shè)備。同步鏈接功能是一種高性能、高速度的變頻器與變頻器之間的同步數(shù)據(jù)鏈接。采用這種同步鏈接，就不必為變頻器之間的轉(zhuǎn)矩信號傳遞設(shè)計處理器與現(xiàn)場總線，只需要進(jìn)行簡單的參數(shù)鏈接配置，即可以完成多臺變頻器間的負(fù)載共享。在圖3所示的框圖中，是一個以一號變頻器為主二號為輔的傳動連接圖。一號變頻器跟隨主編碼器的位置和速度給定值運行，然后一號變頻器會將從主編碼器反饋回的速度和位置給定值通過同步鏈接的方式發(fā)送到二號變頻器，此時的二號變頻器被設(shè)定為跟隨同一個給定進(jìn)行運動，具體的參數(shù)設(shè)置和鏈接在框圖中已體現(xiàn)。同理，以二號變頻器為主的傳動鏈接框圖跟框圖3相似。
圖3 兩臺700S變頻器主從控制鏈接框圖
5.軟件設(shè)計和上位監(jiān)控
編程軟件使用RSLogix5000來實現(xiàn)。在程序設(shè)計中采用了模塊化設(shè)計思維，一個設(shè)備對應(yīng)一個程序塊。每個邏輯塊中包含了這個設(shè)備對應(yīng)的邏輯控制、故障診斷、上位顯示信息。在主程序中不斷調(diào)用各個子程序。這種程序設(shè)計方法簡單、清晰、高效。尤其在現(xiàn)場故障處理時能夠快速的找到相應(yīng)的程序塊，查出故障原因，有效的減少設(shè)備影響時間，從而大大提高了生產(chǎn)效率。圖4是在RSLogix5000編程軟件中的程序結(jié)構(gòu)。
上位監(jiān)控軟件由RSView軟件來實現(xiàn)。每臺上位機上同時具備操作站和工程師站的功能，可以在線切換。RSView提供友好的人機界面和方便的操作方式。畫面包括：工藝畫面、輥縫顯示和標(biāo)定、壓力顯示、趨勢顯示、報警指示、報表畫面等標(biāo)準(zhǔn)功能畫面。在RSView設(shè)計中為了更好的顯示輥縫實際值和方便操作人員進(jìn)行輥縫標(biāo)定，在畫面中做了相應(yīng)的輥縫標(biāo)定和顯示畫面，如圖5所示。
圖4 在RSLogix5000編程軟件中的程序結(jié)構(gòu)
圖5 矯直機監(jiān)控畫面
6. 結(jié)束語
ControlLogix控制系統(tǒng)和PowerFlex 700S變頻器在矯直機中的應(yīng)用，很好的利用了羅克韋爾先進(jìn)的控制平臺、靈活方便的網(wǎng)絡(luò)通訊能力和功能強大的變頻器。整個系統(tǒng)具有運行高效、可靠，系統(tǒng)擴展方便，軟件操作簡單，易于檢修和維護(hù)等特點。
文章來源：中國傳動網(wǎng)
（轉(zhuǎn)載）
