s7-400plc主站及simesc-pre站控制特点

s7-400plc主站及simesc-pre站控制特点

南思卡恩有限公司从德国阿申巴巴生产的四台铝式机开始，其中一台是一台标准机。两台中型电机和一台精致机。现以粗轧机为例介绍其电气传动控制系统的特点。1fpga458-dp接口S7-400PLC的CPU417-4具有4个Profibus-Dp接口:X1MPI/DP接口没有使用;X2DP接口主要与Micromaster420/Micromaster430变频器通讯(工作辊换辊小车、轧制油供给泵、废气排放风机、入口/出口箔料的气垫吹送风机等);IF1IF964-DP接口主要与现场的ET2000S(含DI、DO、AI、AO模块等)子站通讯;IF2IF964-DP接口与IF1相类似;CPU通过FM458-DP接口与DC-Converter(直流电机调速器)通讯,控制轧机工作辊主直流电机/开卷直流电机/卷取直流电机/板形辊电机/压下辊电机;FM458-DP扩展模块EXM438-1I/O以硬线直接与相关装置连接;FM458-DP扩展模块EXM448中的Profibus-Dp接口与PDA(ProcessDataAnalysis:过程数据分析)计算机相互通讯,将传动的相关数据传送到PDA计算机;CPU主站上的通讯模板CP443-1通过以太网TCP/IP协议经网络交换机与工程师工作站的计算机(服务器)通讯,计算机(服务器)装有SIMENSPLC及CFC编程软件、WINCC组态软件,可实现程序在线监控。PROFIBUS总线通讯简图如图1、图2所示。2开卷机、卷取机与发电机①轧机的工作辊主电机由2台800kW直流电机(1#、2#)串联而成,每1台电机由SIMOREG6RA系列的2台DC-Converter(直流电机调速器)(以下简称为调速器)共同完成对电机电枢供电,根据图1和图2,1#电机电枢由A+B调速器供电;2#电机电枢由C+D调速器供电;1#电机及2#电机的励磁电流分别由A和C调速器供电(B和D不提供电机的励磁电流)。其中A调速器为Master(主)控制器,B调速器为Slave(从);C调速器为Master(主)控制器,D调速器为Slave(从),开卷机1#直流电机由E供电,开卷机2#直流电机由F供电,卷取机1#直流电机由G供电,卷取机2#直流电机由H供电,压下辊传动直流电机由J供电,板型辊传动直流电机由K供电;②开卷机由开卷1#直流电机与开卷2#直流电机经离合器串联而成;卷取机由卷取1#直流电机与卷取2#直流电机经离合器串联而成。不论开卷机或卷取机,都可依据张力的大小由离合器自动切换;③图1和图2中A与B之间的箭头和C与D之间的箭头表示调速器之间的RS485通讯(调速器:X162端子);E与F之间的箭头、G与H之间的箭头、A与C之间的箭头表示调速器之间的RS485通讯(调速器:X172端子);④对于开卷/卷取/主电机的电枢回路是由SIMOREG6RA直流电机调速器内部三相可控硅正反电路并联组成控制,其输入电压为三相交流690V;励磁回路也由SIMOREG6RA直流电机调速器内的可控硅控制组成,其输入电压为两相交流380V;调速器可实现四象限运行。对于压下辊/板型辊的电枢回路是由三相可控硅控制组成,其输入电压为三相交流380V;励磁回路由可控硅控制组成;调速器不能实现四象限运行。轧机带料轧制期间,开卷机/卷取机为张力控制,开卷机工作于发电状态即开卷机向电网馈电,开卷机产生的电磁转矩为制动转矩;工作辊主电机为速度控制,决定着整个机列的速度;工作辊主电机与卷取电机工作于电动状态即从电网中吸收电能,其电磁转矩是电机旋转的动力源。在停机状态,单独点动开卷机向前或向后运转时,开卷机工作于电动状态。断带停机的信号是由检测箔料对板形辊表面传感器的压力(压力值反映了箔的张力大小)来获得。此压力大小通过转换最终由Optirolli2系统[阿申巴赫的工艺控制系统即:SFC(StripFlatnessControl)和SCA(ServoControlAdjustment)]进一步传送给S7-400PLC,实现了轧机断带停机。紧急停车制动后,S7400-PLC会发出指令给SimadynCFC,急停硬件回路打开并发出信号给调速器的相应端子:105/106(紧急停车E-STOP端子),急停硬件回路发出信号给MCC(轧机低压电源控制)断路器断电。但是调速器所需的控制电源包括配合调速器完成各种功能的接触器、励磁回路等是由1台UPS不间断电源供电的,而S7400-PLC及主操作台/计算机室的工控机亦是由另1台UPS不间断电源供电的,实际表明2台UPS可支持较长时间。紧急停车制动后,为直流电机电枢供电的断路器断电,制动电阻被接入电枢回路实现了能耗制动。而压下辊电机和板型辊电机无能耗制动。3卷取工艺控制系统EXM438-1扩展模块通过硬线与相关装置连接,具体有下列几项:①与接近开关相连接。开卷/卷取每转一周,接近开关感应一次。从CFC软件可知接近开关的信号用于轧机轧制期间开卷/卷取的卷径计算:对于开卷机,每转一周从雷达传感器测量的卷径中减去2倍箔料的厚度;对于卷取机,每转一周加上2倍箔料的厚度;卷径计算的值用于张力控制。雷达传感器安装于开卷/卷取的上方,用于初始卷径的测量;②与IMS测厚仪系统中的模拟输入模块相互连接,将轧机的轧制速度传送给测厚仪;③与Optirolli2(阿申巴赫的工艺控制系统,即SFC和SCA)系统M-PLC中的AIO288模块相互连接,传送以下内容:EXM438-1→AIO288实际轧机速度(Actualvaluemillspeed);入口侧铝箔速度(Actualvaluestripspeedentryside);出口侧铝箔速度(Actualvaluestripspeedexitside);开卷机张力(Actualvaluedecoilerspecifictension);卷取机张力(Actualvaluerecoilerspecifictension)。AIO288→EXM438-1轧机速度设定基准值(referencevaluemillspeed);开卷张力设定基准值(referencevaluedecoilertension)。4抗混合器通讯实际上,轧机S7400-PLC与Optirolli2工艺控制系统M-PLC即有硬线连接,但更多是通过以太网TCP/IP协议相互通讯。硬线连接是通过S7400-PLC(DO输出模块)→继电器→M-PLC(DI输入模块)或者M-PLC(DO)→继电器→S7400-PLC(DI),继电器实现了不同控制装置电源之间的隔离,增强了抗干扰能力。上述的硬线连接往往忽略不被重视,但在故障处理时常有效。5意识控制模式下的后张力/n道内冷结构在轧制期间,为了保证测厚仪测得的出口厚度与目标值保持一致,阿申巴赫轧机Optirolli2系统设置了两种手段来改变出口厚度。如果出口厚度在100μm以下,采用轧制力控制(ForceControll)模式;如果出口厚度在100μm以上,采用位置(PositionControll)控制模式。在轧制力控制模式下,主要依靠改变开卷机的后张力、轧机速度(工作辊主电机的速度)来调整出口厚度。关于采用改变后张力、改变速度两者同时投入或仅采用改变开卷机后张力来控制出口厚度的方法操作上非常灵活,操作者只需按动主操作台上的相关按钮即可。理顺清楚PLCSTEP7的FB35功能块、FB3480功能块、DB5(datasimadyn→plc)、DB6(dataplc→simadyn)、DB7(dataoptiroll→plc)、DB8(dataplc→optiroll)以及Optirolli2中的SFC/SCA等软件之间的联系,对于这部分检修维护至关重要。在位置控制模式下,开卷机的后张力/轧机速度是不变化的,主要依靠改变轧制力来调整出口厚度。从下式中可以定性理解后张力与电枢电流的联系。开卷机的电磁转矩:T1=CTΦIa;箔料对开卷机产生的扭矩:T2=FR。其中,CT为电机的转矩常数,Φ为励磁磁通,Ia为电枢电流;F为箔料的张力,R为开卷机所带料卷的半径。忽略机械各部分的摩檫损耗影响,考虑到开卷机齿轮变速的变速比i(常量)T1=T2代入上式:CTΦIa=iFR进一步推导:F=CTΦIa/(iR)由于R=D/2,D为料卷的直径,代入上式:F=2CTΦIa/(iD)基速以下时,励磁电流是不变的,即Φ恒定;设K=2CTΦ/i代入上式:F=KIa/D从上式可