s7-400plc主站及simesc-pre站控制特點(diǎn)

s7-400plc主站及simesc-pre站控制特點(diǎn)

南思卡恩有限公司從德國(guó)阿申巴巴生產(chǎn)的四臺(tái)鋁式機(jī)開(kāi)始，其中一臺(tái)是一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)。兩臺(tái)中型電機(jī)和一臺(tái)精致機(jī)。現(xiàn)以粗軋機(jī)為例介紹其電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。1fpga458-dp接口S7-400PLC的CPU417-4具有4個(gè)Profibus-Dp接口:X1MPI/DP接口沒(méi)有使用;X2DP接口主要與Micromaster420/Micromaster430變頻器通訊(工作輥換輥小車(chē)、軋制油供給泵、廢氣排放風(fēng)機(jī)、入口/出口箔料的氣墊吹送風(fēng)機(jī)等);IF1IF964-DP接口主要與現(xiàn)場(chǎng)的ET2000S(含DI、DO、AI、AO模塊等)子站通訊;IF2IF964-DP接口與IF1相類(lèi)似;CPU通過(guò)FM458-DP接口與DC-Converter(直流電機(jī)調(diào)速器)通訊,控制軋機(jī)工作輥主直流電機(jī)/開(kāi)卷直流電機(jī)/卷取直流電機(jī)/板形輥電機(jī)/壓下輥電機(jī);FM458-DP擴(kuò)展模塊EXM438-1I/O以硬線直接與相關(guān)裝置連接;FM458-DP擴(kuò)展模塊EXM448中的Profibus-Dp接口與PDA(ProcessDataAnalysis:過(guò)程數(shù)據(jù)分析)計(jì)算機(jī)相互通訊,將傳動(dòng)的相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到PDA計(jì)算機(jī);CPU主站上的通訊模板CP443-1通過(guò)以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議經(jīng)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與工程師工作站的計(jì)算機(jī)(服務(wù)器)通訊,計(jì)算機(jī)(服務(wù)器)裝有SIMENSPLC及CFC編程軟件、WINCC組態(tài)軟件,可實(shí)現(xiàn)程序在線監(jiān)控。PROFIBUS總線通訊簡(jiǎn)圖如圖1、圖2所示。2開(kāi)卷機(jī)、卷取機(jī)與發(fā)電機(jī)①軋機(jī)的工作輥主電機(jī)由2臺(tái)800kW直流電機(jī)(1#、2#)串聯(lián)而成,每1臺(tái)電機(jī)由SIMOREG6RA系列的2臺(tái)DC-Converter(直流電機(jī)調(diào)速器)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為調(diào)速器)共同完成對(duì)電機(jī)電樞供電,根據(jù)圖1和圖2,1#電機(jī)電樞由A+B調(diào)速器供電;2#電機(jī)電樞由C+D調(diào)速器供電;1#電機(jī)及2#電機(jī)的勵(lì)磁電流分別由A和C調(diào)速器供電(B和D不提供電機(jī)的勵(lì)磁電流)。其中A調(diào)速器為Master(主)控制器,B調(diào)速器為Slave(從);C調(diào)速器為Master(主)控制器,D調(diào)速器為Slave(從),開(kāi)卷機(jī)1#直流電機(jī)由E供電,開(kāi)卷機(jī)2#直流電機(jī)由F供電,卷取機(jī)1#直流電機(jī)由G供電,卷取機(jī)2#直流電機(jī)由H供電,壓下輥傳動(dòng)直流電機(jī)由J供電,板型輥傳動(dòng)直流電機(jī)由K供電;②開(kāi)卷機(jī)由開(kāi)卷1#直流電機(jī)與開(kāi)卷2#直流電機(jī)經(jīng)離合器串聯(lián)而成;卷取機(jī)由卷取1#直流電機(jī)與卷取2#直流電機(jī)經(jīng)離合器串聯(lián)而成。不論開(kāi)卷機(jī)或卷取機(jī),都可依據(jù)張力的大小由離合器自動(dòng)切換;③圖1和圖2中A與B之間的箭頭和C與D之間的箭頭表示調(diào)速器之間的RS485通訊(調(diào)速器:X162端子);E與F之間的箭頭、G與H之間的箭頭、A與C之間的箭頭表示調(diào)速器之間的RS485通訊(調(diào)速器:X172端子);④對(duì)于開(kāi)卷/卷取/主電機(jī)的電樞回路是由SIMOREG6RA直流電機(jī)調(diào)速器內(nèi)部三相可控硅正反電路并聯(lián)組成控制,其輸入電壓為三相交流690V;勵(lì)磁回路也由SIMOREG6RA直流電機(jī)調(diào)速器內(nèi)的可控硅控制組成,其輸入電壓為兩相交流380V;調(diào)速器可實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行。對(duì)于壓下輥/板型輥的電樞回路是由三相可控硅控制組成,其輸入電壓為三相交流380V;勵(lì)磁回路由可控硅控制組成;調(diào)速器不能實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行。軋機(jī)帶料軋制期間,開(kāi)卷機(jī)/卷取機(jī)為張力控制,開(kāi)卷機(jī)工作于發(fā)電狀態(tài)即開(kāi)卷機(jī)向電網(wǎng)饋電,開(kāi)卷機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩;工作輥主電機(jī)為速度控制,決定著整個(gè)機(jī)列的速度;工作輥主電機(jī)與卷取電機(jī)工作于電動(dòng)狀態(tài)即從電網(wǎng)中吸收電能,其電磁轉(zhuǎn)矩是電機(jī)旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力源。在停機(jī)狀態(tài),單獨(dú)點(diǎn)動(dòng)開(kāi)卷機(jī)向前或向后運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),開(kāi)卷機(jī)工作于電動(dòng)狀態(tài)。斷帶停機(jī)的信號(hào)是由檢測(cè)箔料對(duì)板形輥表面?zhèn)鞲衅鞯膲毫?壓力值反映了箔的張力大小)來(lái)獲得。此壓力大小通過(guò)轉(zhuǎn)換最終由Optirolli2系統(tǒng)[阿申巴赫的工藝控制系統(tǒng)即:SFC(StripFlatnessControl)和SCA(ServoControlAdjustment)]進(jìn)一步傳送給S7-400PLC,實(shí)現(xiàn)了軋機(jī)斷帶停機(jī)。緊急停車(chē)制動(dòng)后,S7400-PLC會(huì)發(fā)出指令給SimadynCFC,急停硬件回路打開(kāi)并發(fā)出信號(hào)給調(diào)速器的相應(yīng)端子:105/106(緊急停車(chē)E-STOP端子),急停硬件回路發(fā)出信號(hào)給MCC(軋機(jī)低壓電源控制)斷路器斷電。但是調(diào)速器所需的控制電源包括配合調(diào)速器完成各種功能的接觸器、勵(lì)磁回路等是由1臺(tái)UPS不間斷電源供電的,而S7400-PLC及主操作臺(tái)/計(jì)算機(jī)室的工控機(jī)亦是由另1臺(tái)UPS不間斷電源供電的,實(shí)際表明2臺(tái)UPS可支持較長(zhǎng)時(shí)間。緊急停車(chē)制動(dòng)后,為直流電機(jī)電樞供電的斷路器斷電,制動(dòng)電阻被接入電樞回路實(shí)現(xiàn)了能耗制動(dòng)。而壓下輥電機(jī)和板型輥電機(jī)無(wú)能耗制動(dòng)。3卷取工藝控制系統(tǒng)EXM438-1擴(kuò)展模塊通過(guò)硬線與相關(guān)裝置連接,具體有下列幾項(xiàng):①與接近開(kāi)關(guān)相連接。開(kāi)卷/卷取每轉(zhuǎn)一周,接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)一次。從CFC軟件可知接近開(kāi)關(guān)的信號(hào)用于軋機(jī)軋制期間開(kāi)卷/卷取的卷徑計(jì)算:對(duì)于開(kāi)卷機(jī),每轉(zhuǎn)一周從雷達(dá)傳感器測(cè)量的卷徑中減去2倍箔料的厚度;對(duì)于卷取機(jī),每轉(zhuǎn)一周加上2倍箔料的厚度;卷徑計(jì)算的值用于張力控制。雷達(dá)傳感器安裝于開(kāi)卷/卷取的上方,用于初始卷徑的測(cè)量;②與IMS測(cè)厚儀系統(tǒng)中的模擬輸入模塊相互連接,將軋機(jī)的軋制速度傳送給測(cè)厚儀;③與Optirolli2(阿申巴赫的工藝控制系統(tǒng),即SFC和SCA)系統(tǒng)M-PLC中的AIO288模塊相互連接,傳送以下內(nèi)容:EXM438-1→AIO288實(shí)際軋機(jī)速度(Actualvaluemillspeed);入口側(cè)鋁箔速度(Actualvaluestripspeedentryside);出口側(cè)鋁箔速度(Actualvaluestripspeedexitside);開(kāi)卷機(jī)張力(Actualvaluedecoilerspecifictension);卷取機(jī)張力(Actualvaluerecoilerspecifictension)。AIO288→EXM438-1軋機(jī)速度設(shè)定基準(zhǔn)值(referencevaluemillspeed);開(kāi)卷張力設(shè)定基準(zhǔn)值(referencevaluedecoilertension)。4抗混合器通訊實(shí)際上,軋機(jī)S7400-PLC與Optirolli2工藝控制系統(tǒng)M-PLC即有硬線連接,但更多是通過(guò)以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議相互通訊。硬線連接是通過(guò)S7400-PLC(DO輸出模塊)→繼電器→M-PLC(DI輸入模塊)或者M(jìn)-PLC(DO)→繼電器→S7400-PLC(DI),繼電器實(shí)現(xiàn)了不同控制裝置電源之間的隔離,增強(qiáng)了抗干擾能力。上述的硬線連接往往忽略不被重視,但在故障處理時(shí)常有效。5意識(shí)控制模式下的后張力/n道內(nèi)冷結(jié)構(gòu)在軋制期間,為了保證測(cè)厚儀測(cè)得的出口厚度與目標(biāo)值保持一致,阿申巴赫軋機(jī)Optirolli2系統(tǒng)設(shè)置了兩種手段來(lái)改變出口厚度。如果出口厚度在100μm以下,采用軋制力控制(ForceControll)模式;如果出口厚度在100μm以上,采用位置(PositionControll)控制模式。在軋制力控制模式下,主要依靠改變開(kāi)卷機(jī)的后張力、軋機(jī)速度(工作輥主電機(jī)的速度)來(lái)調(diào)整出口厚度。關(guān)于采用改變后張力、改變速度兩者同時(shí)投入或僅采用改變開(kāi)卷機(jī)后張力來(lái)控制出口厚度的方法操作上非常靈活,操作者只需按動(dòng)主操作臺(tái)上的相關(guān)按鈕即可。理順清楚PLCSTEP7的FB35功能塊、FB3480功能塊、DB5(datasimadyn→plc)、DB6(dataplc→simadyn)、DB7(dataoptiroll→plc)、DB8(dataplc→optiroll)以及Optirolli2中的SFC/SCA等軟件之間的聯(lián)系,對(duì)于這部分檢修維護(hù)至關(guān)重要。在位置控制模式下,開(kāi)卷機(jī)的后張力/軋機(jī)速度是不變化的,主要依靠改變軋制力來(lái)調(diào)整出口厚度。從下式中可以定性理解后張力與電樞電流的聯(lián)系。開(kāi)卷機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩:T1=CTΦIa;箔料對(duì)開(kāi)卷機(jī)產(chǎn)生的扭矩:T2=FR。其中,CT為電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù),Φ為勵(lì)磁磁通,Ia為電樞電流;F為箔料的張力,R為開(kāi)卷機(jī)所帶料卷的半徑。忽略機(jī)械各部分的摩檫損耗影響,考慮到開(kāi)卷機(jī)齒輪變速的變速比i(常量)T1=T2代入上式:CTΦIa=iFR進(jìn)一步推導(dǎo):F=CTΦIa/(iR)由于R=D/2,D為料卷的直徑,代入上式:F=2CTΦIa/(iD)基速以下時(shí),勵(lì)磁電流是不變的,即Φ恒定;設(shè)K=2CTΦ/i代入上式:F=KIa/D從上式可