s7-400plc主站及simesc-pre站控制特點

s7-400plc主站及simesc-pre站控制特點

南思卡恩有限公司從德國阿申巴巴生產(chǎn)的四臺鋁式機開始，其中一臺是一臺標準機。兩臺中型電機和一臺精致機。現(xiàn)以粗軋機為例介紹其電氣傳動控制系統(tǒng)的特點。1fpga458-dp接口S7-400PLC的CPU417-4具有4個Profibus-Dp接口:X1MPI/DP接口沒有使用;X2DP接口主要與Micromaster420/Micromaster430變頻器通訊(工作輥換輥小車、軋制油供給泵、廢氣排放風(fēng)機、入口/出口箔料的氣墊吹送風(fēng)機等);IF1IF964-DP接口主要與現(xiàn)場的ET2000S(含DI、DO、AI、AO模塊等)子站通訊;IF2IF964-DP接口與IF1相類似;CPU通過FM458-DP接口與DC-Converter(直流電機調(diào)速器)通訊,控制軋機工作輥主直流電機/開卷直流電機/卷取直流電機/板形輥電機/壓下輥電機;FM458-DP擴展模塊EXM438-1I/O以硬線直接與相關(guān)裝置連接;FM458-DP擴展模塊EXM448中的Profibus-Dp接口與PDA(ProcessDataAnalysis:過程數(shù)據(jù)分析)計算機相互通訊,將傳動的相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到PDA計算機;CPU主站上的通訊模板CP443-1通過以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議經(jīng)網(wǎng)絡(luò)交換機與工程師工作站的計算機(服務(wù)器)通訊,計算機(服務(wù)器)裝有SIMENSPLC及CFC編程軟件、WINCC組態(tài)軟件,可實現(xiàn)程序在線監(jiān)控。PROFIBUS總線通訊簡圖如圖1、圖2所示。2開卷機、卷取機與發(fā)電機①軋機的工作輥主電機由2臺800kW直流電機(1#、2#)串聯(lián)而成,每1臺電機由SIMOREG6RA系列的2臺DC-Converter(直流電機調(diào)速器)(以下簡稱為調(diào)速器)共同完成對電機電樞供電,根據(jù)圖1和圖2,1#電機電樞由A+B調(diào)速器供電;2#電機電樞由C+D調(diào)速器供電;1#電機及2#電機的勵磁電流分別由A和C調(diào)速器供電(B和D不提供電機的勵磁電流)。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),開卷機1#直流電機由E供電,開卷機2#直流電機由F供電,卷取機1#直流電機由G供電,卷取機2#直流電機由H供電,壓下輥傳動直流電機由J供電,板型輥傳動直流電機由K供電;②開卷機由開卷1#直流電機與開卷2#直流電機經(jīng)離合器串聯(lián)而成;卷取機由卷取1#直流電機與卷取2#直流電機經(jīng)離合器串聯(lián)而成。不論開卷機或卷取機,都可依據(jù)張力的大小由離合器自動切換;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對于開卷/卷取/主電機的電樞回路是由SIMOREG6RA直流電機調(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;勵磁回路也由SIMOREG6RA直流電機調(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)速器可實現(xiàn)四象限運行。對于壓下輥/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;勵磁回路由可控硅控制組成;調(diào)速器不能實現(xiàn)四象限運行。軋機帶料軋制期間,開卷機/卷取機為張力控制,開卷機工作于發(fā)電狀態(tài)即開卷機向電網(wǎng)饋電,開卷機產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩;工作輥主電機為速度控制,決定著整個機列的速度;工作輥主電機與卷取電機工作于電動狀態(tài)即從電網(wǎng)中吸收電能,其電磁轉(zhuǎn)矩是電機旋轉(zhuǎn)的動力源。在停機狀態(tài),單獨點動開卷機向前或向后運轉(zhuǎn)時,開卷機工作于電動狀態(tài)。斷帶停機的信號是由檢測箔料對板形輥表面?zhèn)鞲衅鞯膲毫?壓力值反映了箔的張力大小)來獲得。此壓力大小通過轉(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)]進一步傳送給S7-400PLC,實現(xiàn)了軋機斷帶停機。緊急停車制動后,S7400-PLC會發(fā)出指令給SimadynCFC,急停硬件回路打開并發(fā)出信號給調(diào)速器的相應(yīng)端子:105/106(緊急停車E-STOP端子),急停硬件回路發(fā)出信號給MCC(軋機低壓電源控制)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、勵磁回路等是由1臺UPS不間斷電源供電的,而S7400-PLC及主操作臺/計算機室的工控機亦是由另1臺UPS不間斷電源供電的,實際表明2臺UPS可支持較長時間。緊急停車制動后,為直流電機電樞供電的斷路器斷電,制動電阻被接入電樞回路實現(xiàn)了能耗制動。而壓下輥電機和板型輥電機無能耗制動。3卷取工藝控制系統(tǒng)EXM438-1擴展模塊通過硬線與相關(guān)裝置連接,具體有下列幾項:①與接近開關(guān)相連接。開卷/卷取每轉(zhuǎn)一周,接近開關(guān)感應(yīng)一次。從CFC軟件可知接近開關(guān)的信號用于軋機軋制期間開卷/卷取的卷徑計算:對于開卷機,每轉(zhuǎn)一周從雷達傳感器測量的卷徑中減去2倍箔料的厚度;對于卷取機,每轉(zhuǎn)一周加上2倍箔料的厚度;卷徑計算的值用于張力控制。雷達傳感器安裝于開卷/卷取的上方,用于初始卷徑的測量;②與IMS測厚儀系統(tǒng)中的模擬輸入模塊相互連接,將軋機的軋制速度傳送給測厚儀;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實際軋機速度(Actualvaluemillspeed);入口側(cè)鋁箔速度(Actualvaluestripspeedentryside);出口側(cè)鋁箔速度(Actualvaluestripspeedexitside);開卷機張力(Actualvaluedecoilerspecifictension);卷取機張力(Actualvaluerecoilerspecifictension)。AIO288→EXM438-1軋機速度設(shè)定基準值(referencevaluemillspeed);開卷張力設(shè)定基準值(referencevaluedecoilertension)。4抗混合器通訊實際上,軋機S7400-PLC與Optirolli2工藝控制系統(tǒng)M-PLC即有硬線連接,但更多是通過以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議相互通訊。硬線連接是通過S7400-PLC(DO輸出模塊)→繼電器→M-PLC(DI輸入模塊)或者M-PLC(DO)→繼電器→S7400-PLC(DI),繼電器實現(xiàn)了不同控制裝置電源之間的隔離,增強了抗干擾能力。上述的硬線連接往往忽略不被重視,但在故障處理時常有效。5意識控制模式下的后張力/n道內(nèi)冷結(jié)構(gòu)在軋制期間,為了保證測厚儀測得的出口厚度與目標值保持一致,阿申巴赫軋機Optirolli2系統(tǒng)設(shè)置了兩種手段來改變出口厚度。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,主要依靠改變開卷機的后張力、軋機速度(工作輥主電機的速度)來調(diào)整出口厚度。關(guān)于采用改變后張力、改變速度兩者同時投入或僅采用改變開卷機后張力來控制出口厚度的方法操作上非常靈活,操作者只需按動主操作臺上的相關(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,對于這部分檢修維護至關(guān)重要。在位置控制模式下,開卷機的后張力/軋機速度是不變化的,主要依靠改變軋制力來調(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。開卷機的電磁轉(zhuǎn)矩:T1=CTΦIa;箔料對開卷機產(chǎn)生的扭矩:T2=FR。其中,CT為電機的轉(zhuǎn)矩常數(shù),Φ為勵磁磁通,Ia為電樞電流;F為箔料的張力,R為開卷機所帶料卷的半徑。忽略機械各部分的摩檫損耗影響,考慮到開卷機齒輪變速的變速比i(常量)T1=T2代入上式:CTΦIa=iFR進一步推導(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,勵磁電流是不變的,即Φ恒定;設(shè)K=2CTΦ/i代入上式:F=KIa/D從上式可