GE Fanuc 90-70 PLC在初轧线的应用.pdf

系列系列 90 70 PLC 在宝钢初轧生产线改造中的应用在宝钢初轧生产线改造中的应用 应用背景应用背景 宝钢股份有限公司条钢部初轧厂的工艺水平设计参考新日铁的君津二初轧厂 并采用了当时 最先进的初轧生产技术 初轧厂的产品为板坯 管坯和方坯 设计年轧制钢锭为 344 5 万吨 生 产钢坯 300 万吨 初轧厂的电气 仪表 计算机三电系统设备均是七十年代产品 其中计算机 系统设备由 3 台日立 HIDIC 80 和 4 台日立 HIDIC 08E 构成 电气由 18 台 PLC HIDIC 04E 组成 仪表由 37 台 TDCS 2000 组成 初轧 PLC 是初轧生产过程自动控制的核心部分 该系统已投产运行十五年 设备出厂已近 二十年 控制设备的正常使用寿命已过 故障频率逐年上升 现已影响生产 危及产品质量 因 此需要改造 改造需求改造需求 改造后的新初轧三电系统具备原有初轧三电系 统的基本功能 并纳入原钢区区域机 SCC2 系 统和精整管理功能 改造后的初轧三电系统采用开放性体系结构 方便地连接第三方设备 以便于下一步其余基 础自动化设备的改造 改造后的初轧三电系统能实现与宝钢产销系统 的整合 初轧三电系统改造方案符合经济性 先进性 易用性和易维护性的要求 初轧三电系统改造方案便于原功能的移植 便于改造工程的实施 实施过程尽可能少影 响或不影响条钢部的正常生产 实施后不影响初轧正常生产 采用最新技术的自动化控制设备 务求改造后的系统能保持未来尽量长时间内的技术先 进性 长期的备品备件供应 提供及时有效的技术支持 改造过程力求稳妥可靠 在三周时间内完成新老系统的平稳切换 解决方案解决方案 如图 1 所示 采用 2 台核心交换机 作为初轧网络的主干设备 放置在初轧过程控制机房 互为热备份 为边缘交换机 本地用户 一炼钢 L2 网络及宝钢主干网提供接入 选用 30 台边 缘交换机 作为初轧网络的边缘设备 分别放置于轧线各个机房 主电室 管理室 操作室等 提供固定 24 个 10 100M 以太网接口 为本地用户提供接入 使用 2 个 100M 光缆端口分别连 接到两台核心交换机 1 选用 2 台基于 Intel CPU 的 PC 服务器组成 L3 系统 采用新型 Linux 操作系统 有 效隔断外界的病毒传播 选用流行的 ORACLE 作为数据库 Internet Developer Suite 和 VC 作为系统的开发工具 本系统选用 X com 作为通讯开发工具 2 台主机互为热备用 当其中一台 服务器发生故障时系统会自动切换至另一台机器中 L3 系统主要用于实现各类计划和生产管理 2 采用 2 台 UNIX 服务器组成 L2 系统 2 台主机互为热备用 当其中一台服务器发生 故障时系统会自动切换至另一台机器中 本系统采用新型 UNIX 操作系统 选用流行的 ORACLE 作为数据库 DEVELOPER2000 或 VB 作为画面报表制作工具 VC 作为系统的编程工具 本 系统使用 X com 或 Socket 和 API 接口编程作为通讯开发工具 L2 系统主要用于实现信息处理 和计算控制 图 1 初 轧 三 电 改 造 系 统 图 3 采用 11 套系列 90 70PLC 替代原来的 11 套 H04E PLC 使新的系统在产品品质上达 到目前的世界先进水平 使用 CIMPLICITY ME 作为编程工具 采用 CIMPLICITY PE 作为人机 界面软件 通过各种串行的 网络的通讯方式采集控制器中的数据 并利用计算机的强大图形功 能动态地显示生产数据 4 将 1 2 初轧机 SPC APC 初轧区微跟踪 SLDC 连轧区微跟踪 BLDC 等原来依 靠过程计算机完成的功能下放到基础自动化系统 以四套系列 90 70PLC 实现 5 与传动接口问题 采用现场总线 I O 的方式 在原传动柜内设置接口板与原传动装置 连接 通过远程 I O 单元与 PLC 连接 6 操作盘的改造 保留主要操作手柄和操作习惯 数据显示和设定放置到 CRT 上 盘上 I O 信号通过远程 I O 单元与 PLC 进行信息交换 监控操作站采用 Windows NT 操作系统和监控 软件 CIMPLICITY 作为开发和运行环境 实现画面操作 报警和趋势记录等功能 7 现场控制盘的改造 通过远程 I O 单元与 PLC 进行信息交换 8 压下推床 APC 位置控制 采用 90 70 VME 自整角机 CPU 编程 9 改造的 PLC 与未改造 PLC 之间的数据交换采用 I O 通讯方式 保持保留的 PLC 结构 软硬件适当修改便可实现控制功能 10 电量检测 采用 GE PQM 电能测量表来检测电量信号 通过 RTU 串行连至 PLC 后 所 有信号可在 HMI 上显示 并可向上位机传输电能参数 系统功能系统功能 L1 系统系统 改造后的 L1 系统主要实现以下控制功能 1 顺序控制 主要是各 PLC 所控制设备按 PLC 内的控制程序进行顺序控制 全轧线的顺序控制是按过 程计算机所给出的跟踪信号进行控制的 跟踪分为宏跟踪和微跟踪 其中微跟踪又分为初轧区 和连轧区微跟踪 分别由 1 台 90 70PLC 实现 2 速度控制 是跟踪 HMI 数据管理 顺序控制与传动装置之间的桥梁和纽带 它是软件与硬件之间 的接口程序 速度控制的好坏直接影响着产品的质量 控制系统程序接受来自 PLC HMI 的指令 接收来自数据管理器的数据以及现场的 I O 信 号 为马达提供自动或手动的速度设定值 速度控制主要实现速度设定点的计算 辊道的自动 手动的控制等主要功能 3 APC 位置控制 是整个轧线系统中的关键部分之一 要求具有较好的系统结构及系统的快速响应 保证位 移精度等各项工艺要求 位置控制是将被控对象调节到设定的位置 要求在最短的时间内 使被控对象完成定位动作 且符合技术要求规定的位置精度要求 轧机压下控制根据位置控制指令 驱动压下装置来实现 轧制计划事先存储在轧线计算机中 轧制时根据不同的轧制要求 由计算机选择相应的轧制计划送往 SPC 及 APC 控制用 PLC 当 接受新系统计算机来的轧制计划信息后 首先自动更新当前压下控制和推床位置的设定值 同时 不断采集两者位置的实际值 反馈值 经 CPU 运算后求出 S 位置偏差值 根据期望的运动曲 线不断刷新电机的速度给定值 当 S 进入定位精度范围内 电机速度给定为零 实现系统 APC 的位置控制 L2 系统系统 L2 系统选用 2 台 IBM pSeries 660 作为 L2 主机 系统的功能主要有两部分 1 信息处理功能 包括制造指令 转入数据输入 自动数据读入 装 出炉处理 钢坯耕 种 板坯精整信息处理 操作指导 作业实绩收集 报表制作等 2 计算控制功能 包括烧好预测 烧钢控制 均热炉安排 自动运转及设定 初轧机控制 小方坯剪断控制等 L3 系统系统 L3 系统选用 IBM X370R 作为主机 系统主要用于实现计划管理 质量管理 实绩跟踪 轧 辊管理 板 方 管精整管理 板 方 管库场管理 发货执行管理 报表及 CRT 管理 设备 状态管理 通讯管理 均热炉和加热炉的装出炉调度管理等等 小结语小结语 该系统采用了最前沿的控制器技术以及先进的计算机界面 在保持原来主要操作习惯基础 上 新增最新的计算机操作方式 将全新 L2 L3 计算机管理网纳入全厂逻辑计算机管理网 并 且采用开放式现场总线 为未