龍鋼西安軋鋼廠連續(xù)棒材生產(chǎn)線建于1997年，原設計生產(chǎn)能力17萬噸/年，經(jīng)過數(shù)年的改造，目前實際生產(chǎn)能力達到60萬噸/年。為滿足生產(chǎn)需要，工藝上采用加大強化加熱提高軋制速度的等方法，直接導致氧化鐵皮加大，鋼材力學性能降低，而且經(jīng)常出現(xiàn)表面氣泡，采用低溫軋制已成必然選擇。穿水冷卻是基于濁循環(huán)水中具有動能的重懸浮顆粒對熾熱棒材表面蒸汽膜的破壞機理，對熱軋帶肋鋼筋進行軋后冷卻的一項技術(shù)，通過穿水冷卻使鋼材上冷床溫度降低，改善三級鋼的力學性能，提高產(chǎn)品質(zhì)量及合格率，解決冷床冷卻能力不足的問題。由西安重型機械研究所承擔的龍鋼西安軋鋼廠穿水冷卻自動控制系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)采用交流變頻電機及現(xiàn)場總線技術(shù)，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。該設備控制系統(tǒng)為軋鋼在降低成本、提高經(jīng)濟效益，節(jié)約能源，提高產(chǎn)品質(zhì)量上提供了一種新的解決方案。
2 系統(tǒng)簡介
龍鋼西安軋鋼廠穿水冷卻自動控制系統(tǒng)主要采用西門子MM440變頻調(diào)速控制裝置、安裝在變頻器上的PROFIBUS通訊模板、西門子S7-300可編程序控制器、分布式I/O ET200M、研華工控機、西門子監(jiān)控軟件WINCC 6.0等產(chǎn)品，采用PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線技術(shù)。其系統(tǒng)配置如圖1所示。
圖1 控制系統(tǒng)配置圖
3 系統(tǒng)組成及功能
3. 1 系統(tǒng)組成
(1) 硬件配置
硬件配置主要是用西門子公司的S7-300 PLC與MM440變頻器進行硬件連接及組態(tài)，建立PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線網(wǎng)絡。為了連接成PROFIBUS系統(tǒng)，必須選用PROFIBUS模板，這一模板是一個可選件，此模板安裝在變頻器的正面，通過串行接口與變頻器連接，對MM440進行控制。PROFIBUS-DP是一個價格適當?shù)母咚俅型ㄓ嵪到y(tǒng)，采用這種簡單的總線系統(tǒng)，可以把工程設計、可視化和PLC控制集成在一起。PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線的主要特點是連接智能現(xiàn)場設備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通訊網(wǎng)絡，是能支持雙向、多節(jié)點總線式的全數(shù)字通訊。將MM440變頻器通過PROFIBUS通訊模板連接到S7-300 PLC的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡中，從而實現(xiàn)了MM440與S7-300的網(wǎng)絡通訊。變頻器與S7-300 PLC的硬件連線如圖2所示:
圖2 變頻器與S7-300的硬件連接圖
3.2 硬件組態(tài)
組態(tài)PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線步驟如下:
(1) 在西門子SIMATIC STEP7軟件下新建一個工程(Project)，插入一個SIMATIC 300站，打開該站的Hardware硬件組態(tài)編輯器，組態(tài)315-2DP的PROFIBUS網(wǎng)絡。
(2) 在PROFIBUS-DPSIMOVERTMICROMASTER 4中插入MICROMASTER 4到總線網(wǎng)絡中，在MIC- ROMASTER 4下插入PPO1或PPO3即可。
(3) 分散I/O是按照所選的分散站形式(如ET200M)選擇通訊模塊(IM153)的型號添加到PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線網(wǎng)絡中去。
硬件組態(tài)如圖3所示。
根據(jù)恒壓供水的工藝要求，保證供水系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定，采用變頻調(diào)速裝置，實現(xiàn)壓力閉環(huán)控制，能夠滿足其1.2MPa恒壓要求。對于泵類負載采用以壓力為參量的雙閉環(huán)串級調(diào)速控制系統(tǒng)，以速度為內(nèi)環(huán)，壓力為外環(huán)的雙環(huán)控制系統(tǒng)。為了使被控壓力維持在12公斤，當壓力降低不能滿足要求時，反饋信號(壓力)減少，控制系統(tǒng)自動控制，使電機增速，使供水管道水流產(chǎn)生加速度，提高水壓，以維持輸水管道要求的供水壓力。
(2) PLC控制站功能
穿水冷卻自動控制系統(tǒng)的編程軟件采用西門子SSTEP7 V5.3。PLC完成的主要控制功能有:冷卻泵的恒壓控制、鋼溫自動調(diào)節(jié)、高壓開關(guān)控制等。整個控制過程實現(xiàn)全自動控制。關(guān)鍵的網(wǎng)絡通訊控制采用了STEP7中的特殊功能塊SFC14“DPRD-DAT”讀取DP從站的連續(xù)數(shù)據(jù)，采用SFC15“DPWR-DAT”向DP從站寫連續(xù)數(shù)據(jù)用PLC實現(xiàn)鋼溫自動調(diào)節(jié)，其原理為采用紅外測溫儀，逐根監(jiān)測鋼材在線溫度，并送入上位監(jiān)控站，然后根據(jù)存儲在上位機的經(jīng)驗數(shù)據(jù)表查表，并把查得的水量值送到PLC中，在PLC中采用PID閉環(huán)調(diào)節(jié)，自動調(diào)節(jié)薄膜調(diào)節(jié)閥的開度，以自動調(diào)節(jié)穿水流量，調(diào)節(jié)鋼溫。同時根據(jù)反饋溫度微調(diào)閥門開度，以進一步精調(diào)鋼溫。
(3) 上位監(jiān)控功能
●實時位置監(jiān)控:監(jiān)控各個信號點的狀態(tài);
●信號采集:由變頻器通過總線通訊采集過來的電機的轉(zhuǎn)速、電流;
●鋼材溫度及調(diào)節(jié)閥開度的顯示;
●溫度曲線記錄;
●人工參數(shù)的設定;
●報警系統(tǒng)變頻器故障顯示等。
上位機監(jiān)控功能有利于進一步分析所取得的數(shù)據(jù)，達到更好的穿水效果。
主監(jiān)控畫面如圖4所示。溫度曲線記錄如圖5所示。
4 結(jié)束語
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
