厦门岳航计算机有限公司

  可编程控制器在轧钢生产成组区的应用
 1前言

    莱钢中小型轧钢生产线于97年建成投产，主要生产圆钢、弹簧扁钢、槽钢和螺纹钢。水冷系统用于棒材温度控制。轧制过程中必须通过成组区主要接收来自冷床的棒材，并通过磁性手将棒材摆放紧凑，成组并输送到剪切辊道（CCL）。

    该生产线PLC控制系统由ABB公司提供，其成组系统采用ABB MasterPiece 200/1 PLC控制系统，实现了轧制过程中棒材的摆放整齐、定支、运送控制。

    2系统组成

    基础自动化系统采用ABB公司的RMC200轧钢控制系统，它是一个开放型集散控制系统，由一套MP200／1过程站和一套AS520操作员站组成。过程站由一个CPU机架带一个I／O机架组成，CPU机架上安装了CPU模板DSPC172、内存模板DSMB176、16通道的DSAI130、8通道的DSAO120以及32通道的DI／DO模板，通过通讯模板DSCS140连接到MasterBus300总线上，与其它过程站进行通讯，I／O机架由总线扩展模块DSBC172实现总线扩展。

    操作员站采用HP-UNIX工作站，并通过实时加速器板连接到MasterBus300的冗余接口，通过它操作人员可直接对现场水冷设备进行监控，主要功能有：（1）成组系统的自动/手动的启停（2）棒材支数设定和实时监控（3）事件与报警清单的显示与打印等。成组系统的主要画面有启动画面、设定画面、维护画面、事件画面和报警画面。

    3软件实现  
             
    包括系统软件和应用软件。

    （1）系统软件： 
    ABB Master Piece200中央单元是一高性能32位微处理器。系统软件存储在EPROM模块中，系统软件包括一个实时操作系统和一个ABB Master Piece语言（AMPL）执行器。

    （2）应用软件 
    应用软件存储在带后备电池的RWM（读/写存储器）中，用ABB Master Piece语言（AMPL）编制，实现了结构化程序设计。工业控制程序往往功能繁多该语言根据工业控制要求，将编程元素设计成一个个图形功能块，称为PC元素。PC元素内有三种结构类元素PCPGM、CONTRM和FUNCM，PCPGM是程序结构的**高层，旨在完成一个完整的控制功能，一个PCPGM下允许一个或几个CONTRM，而一个CONTRM下又可包含一个或几个FUNCM，从而使整个程序结构呈阶梯状，实现了结构化设计。

    另外，在CPU内还有一个实时数据库，它的作用是**存储数据和在程序间传递数据。数据库内的元素称为DB元素，这些元素包括过程站所使用的的I／O模板和信号及程序中产生的其它数据信息。

    4控制功能

    4.1工艺设备 
    成组区主要接收来自冷床的棒材，通过磁性手将棒材摆放紧凑，成组并输送到剪切辊道（ＣＣＬ）。 
    成组区包括以下设备： 
    拆叠装置(DPAS)、对齐辊道(LIN)：100 个带槽辊 
    成组设备：（１） 磁性成组小车(FT)；（２） 成组输送链(FC)；（３） 磁性手指(MF)；（４） 支撑活板(SFL) 
    提取传输设备：成组移送小车(ET1，ET2，ET3,MET) 
    成组区工艺流程图如图：

             
    4．2 对齐辊道 (LIN) 
             
    对齐辊道位于冷床的出口侧, 由100 
    个带槽辊组成，每10个为一组,冷床尾端有一个固定缓冲机械挡板将钢材头部对齐。使用的辊道段由操作员或自动地根据轧制表设定. 
    由MCC控制正转(反转已取消)。运行状态有间歇或连续运行。间歇周期允许辊道起动条件：冷床起动周期信号延时、延时停止（Ｔ２）。

    4．3 成组和传输区 
    4．3.1 概述 
    在这个区域用相同的设备接收来自冷床的棒材，通过磁性手精确地将棒材摆放紧凑，成组并传输到辊道。 
    本区包括以下设备： 
    成组设备： 
    （１） 磁性成组小车(FT)；（２） 成组输送链(FC)；（３） 磁性手指(MF)；（４） 支撑活板(SFL) 
    提取传输设备： 
    成组移送小车(ET1...ET10,MET) 
             
    4．3.2 功能描述 
    4．3．2.1 磁性成组小车 
    为保证连续成组，提供两组同样的小车（Ａ和Ｂ）。两组小车轮流工作，一组总是停在收集区（上部位置：从冷床接收棒材），而另一组向提取小车上卸钢材，或返回停放位置或一直停放(下部位置).

    每个单元通过一齿轮箱由直流电机单独驱动。并配备以下传感器：两个编码器（速度和位置控制）、两个接近开关（用于位置编码器复位 DI5.4/FT_SG1_CHG_A、DI5.5/FT_SG2_CHG_B）、两个接近开关用于冷床卸料(DI5.6/FT_SG3_DISCHG_A、DI5.7/FT_SG4_DISCHG_B)、四个限位开关(电机紧急停止：DI5.8/FT_SG5_CHG_MOV_A、DI5.9/FT_SG6_DISCHG_MOV_A、DI5.12/FT_SG9_CHG_MOV_B、DI5.13/FT_SG10_DISCHG_MOV_B）。

    4．3．2.2成组输送链

    成组输送链有三组，每组通过齿轮箱由交流电机驱动。为每部分配备下列传感器：一个脉冲发生器和安装在马达上的过热电偶。成组输送链和磁性成组小车同步，这样钢材能够按要求的距离放置。成组输送链的检测元件:两个接近开关用于检测钢材在链子上（DI5.14/FC_SG1_LAYERDET、DI5.15/FC_SG2_LAYERDET）、计算机给出速度给定值到变频柜（AO1.1/FC1_IN_SPREF、AO1.2/FC2_IN_SPREF、AO1.3/FC3_IN_SPREF）、同时监视编码器的工作电压（AI1.2/FC1_TACHO_5V、AI1.3/FC2_TACHO_5V、AI1.4/FC3_TACHO_5V）。

    收集期间传送链与成组小车的运动总是同步的, 当成组完成后, 成组小车和传送链在小于冷床周期时间的短时间内移到提取区。成组小车轮流运行。

    每组棒材由N根组成(在OS设定)。  
    成组小车从停止位置上升以后, 小车移到适当位置收集该组的**根棒材， 在每个冷床周期，通过限位开关检测到的固定横梁**后一齿上的棒材被装入成组小车上, 棒材计数器N1加一，棒材装入小车以后(冷床周期开始后一恰当时间)，如果N14．3．2.3 电磁手。电磁手用于在成组区抓起棒材且正确地放在成组小车上。提供两套手指“Ａ”和“Ｂ”在小车定位时夹持钢材。当两根棒材被同时卸下时，（双齿槽周期）两套手指同时使用，否则用一套。手指到冷床的距离可根据根据产品尺寸进行机械调整。

    4．3．2．4 支撑活板 
             
    活板和磁性指有相同的功能, 它们同时应用. 它固定在冷床架上. 配备两套活板(A,B), ,用于在小车定位期间抓起棒材，它们和磁性指一样以相同的周期工作。

    检测元件有: 两个接近开关分别检测两套活板的下部位置（DI5.1/MF_SG1_FLAP1_DWN、DI5.2/MF_SG2_FLAP2_DWN） ，操作员控制(CP3): 活板升/降控制。

     4．3．2．5 棒材组传输设备 
             
    该设备分成四部分: **部分包括一个电磁提取小车; 其余部分为提取小车。提取顺序和在辊道上的输送 
    1 **后一组成组小车步进信号和提取小车在停止位置(P1): 提取小车上升并磁化. 
    2 小车在收集位置: 成组小车去磁并下降. 
    3 成组小车在下部位置: 成组小车返回等待位置. 一个传感器( 由安装在冷床固定齿上的凸轮装置驱动)检测返回行程. 同时, 小车上升到**高(*1) 
    4 提取小车在上部位置, 来自位置变送器和**个提取小车传感器的信号并加延时Ts(*2):提取小车向辊道方向前移 
    5 如果辊道正运行或(和)检测到上面有原料, 提取小车停在中间位置(P2)(*3). 
    如果辊道和夹送辊停止并且没有检测到辊道上有原料:提取小车前进至卸料位置P3, P3在辊道中心位置(*4). 
    6 提取小车在位置P3(*3): 提取小车下降. 
    7 **组提取小车去磁并降至**位置,所有小车降低, 所有提取小车返回停止位置(P1)，辊道启动。

    ET1有上、中、下三个位置检测;ET2包括ET2～ET5,只有下部位置检测; ET3包括ET6～ET10,只有下部位置检测。在水平方向上, 每组小车分别有左右超限检测和上料位置检测开关. 在程序中, ET动作先后有如下七步，循环做矩型运动.ET_LIFTPOSPICKUP；(2)ET_LIFTPOSUNLOAD；(3)ET_POSWAIT；(4)ET_POSCRT；

    (5)ET_LIFTPOSCRTLVL；(6)ET_LIFTPOSDOWN； (7)ET_POSPARK 
    水平方向运动时，将水平位置给定（0，300，1460）赋给ET_POSREF, **后通过COM_CV01元素的I4ORD1和I4ORD2端通讯到四个小车的传动系统,控制设备动作. 

    4．4 拆叠缓冷系统

    该系统用于弹簧扁钢. 对弹簧扁钢来说, 只用到60m 的冷床, 扁钢需要缓慢冷却. 因此它们被组成叠状送入冷床. 当进入卸货区域以后，扁钢被一个接一个卸下. 拆叠缓冷系统的主要设备：（1）拆叠设备(Unstacking)；（2）提升设备(lift)；（3）倾翻设备(tilt)；（4）升降挡板(stop)

    5应用效果

    该系统自97年底投运以来，运行可靠、稳定，大大提高了其工作效率，保证了轧钢生产。