通过借鉴我国20世纪80年代从国外引进的宝钢30万吨热镀锌机组自动化技术,并通过济南钢铁公司20万吨热镀锌工程、张家港华达涂层有限公司15万吨热镀锌工程实例的对比、分析,提出目前国内冷带连续加工机组自动化系统的合理配置方式,并阐述了人机界面技术和PLC技术在冷带加工机组中的具体应用。
1 引言
由我院技术总承包、近期已顺利投产的张家港华达涂层有限公司年产15万热镀锌板工程和我院目前为济南钢铁公司技术总承包的年产20万吨热镀锌板工程,采用新型自动化系统配置模式,从根本上改进和简化了自动化系统,目前张家港项目运行良好www.cechina.cn,济钢项目进展顺利。
2 系统配置原则和方式
冷带连续加工机组的过程控制系统一般按照工艺特点可以进行比较详细的分类,如焊机控制、锌锅控制、加热炉控制、辊涂控制、光整机控制等,但一般而言,冷带连续加工机组(镀锌机组、彩色涂层机组还是退火机组等)其通用的过程控制系统均为传动控制系统和与它关系密切的PLC系统再加上上位监控系统;20世纪80年代,宝钢2030冷轧厂08镀锌机组(1850mm、年产30万吨)的自动化系统根据当时自动化技术水平按照工艺区段
采用新型方式配置冷带连续加工机组自动化系统的好处可以归纳如下:
(1)充分发挥CPU技术性能,淘汰按照工艺区段分配PLC的老模式,从根本上简化自动化系统结构,降低设备投资。
(2)充分采用现场通讯总线技术和远程I/O单元,从而大量节省输入/输出点和施工电缆CONTROL ENGINEERING China版权所有,降低投资费用。
(3)充分采用现代HMI技术,省却大量操作按钮、指示灯和显示仪表,从而提高自动化生产的操作和管理水平,使操作更加人性化和简约化。
3 系统组成及功能
冷带连续加工机组自动化系统构成方式为:基础传动+PLC+上位监控;PLC(主CPU、远程I/O站)、HMI、传动系统之间通过PROFIBUS-DP网络进行信息交换。
3.1上位机监控系统组成及功能
监控系统通过PROFIBUS-DP总线与PLC主CPU连接,接受和采集原料、生产过程、产品有关信息,实现生产管理人员-设备-原料-产品之间的信息交换CONTROL ENGINEERING China版权所有,对机组的正常生产和产品进行自动化管理;通过网络,把工艺参数设定值和对电气设备的操作从人-机界面接口传送到PLC,把机组的状态、电气参数及故障由PLC收集送到人-机接口的CRT显示器上;我院目前为济南钢铁公司技术总承包的20万吨热镀锌板工程上位监控系统采用WinCC组态技术对整个机组运行状态进行监控。
上位监控系统软件功能如下:
(1)原料数据(板材宽度、厚度、钢卷编号等),过程数据(机组各段张力、机组速度),产品数据(钢卷卷号、卷重、卷径、焊缝位置等)的自动生成、存储和修改,将自动生成的配方工艺参数下载到PLC。
(2)所有生产技术数据的汇总、存储、打印;
(3)各主要工艺设备状态显示;(4)在人-机界面上或者在操作台上对上述生产技术数据进行人工干预;
(4)加热炉的温度显示、运行状态监视、故障报警;
3.2 PLC系统组成及功能
以济南20万吨热镀锌项目为例,PLC系统采用西门子公司S7-400系列PLC,主CPU采用S7-416-2DP,远程I/O采用ET200,由CPU、存储单元、电源模板、通讯模板、输入/输出模板、高速计数模板、中继器等组成,PLC与分布式I/O及传动系统采用Profibus-DP网。具体配置见表3。PLC控制系统主要完成加工线工艺功能的控制,根据工艺需要完成区段速度设定、张力设定、活套控制、逻辑控制、监测和报警、与上位机进行通讯等控制功能;在三个操作台(入