徐利君

（江蘇蘇鋼集團有限公司棒材廠）

摘　要：江蘇蘇鋼集團有限公司810棒材軋機在改造過程中采用了西門子的交直流傳動裝置、PLC技術、現場工業總線和工業組態軟件等，使改造后的軋機系統滿足了適用性、可靠性，提高了操作、維護的方便性，提高了系統的響應速度和控制的精度，從而達到了本次改造的目的。

關鍵詞：棒材；軋機；西門子技術；改造

0　引言

江蘇蘇鋼集團有限公司棒材廠810棒材軋機，系引進于1980年在英國Brymbo鋼廠建成投產的的二手設備，蘇鋼于2006年恢復建設該生產線，并以此為契機，對現有生產線存在的問題進行適當改造，以達到順利生產出優質產品的目的。

該軋制線主要Φ810mm二輥可逆式粗軋機、Φ810mm二輥可逆式中軋機、Φ670mm二輥不可逆精軋機、軋后設有兩條鋸切線、兩套翻轉式冷床、鋼坯收集臺架等組成。

由于整個軋制區和熱鋸區設備的原傳動裝置和控制系統系上世紀七十年代末的技術和產品，存在著控制精度差、無備件、維護困難等一系列問題，因而有必要在此次恢復過程中對其升級改造。本次改造通過選型對比選用了西門子的交直流傳動裝置、PLC技術、Profibus現場工業總線技術和WinCC工業組態軟件等，本文對其應用情況作簡單的介紹。

1　傳動技術

1.1 輔助直流電機調速裝置 軋制區的輥道、機械手、壓下裝置，以及熱鋸區的定尺擋板、冷床、冷床輸入鏈等都由直流電機驅動，選用SIMOREG 6RA70系列全數字控制整流裝置，其具有結構緊湊，方便組柜節省占地面積。裝置本身帶有參數設定單元，不需要其他的任何附加設備即可完成參數的設定，所有的控制、調節、監視及附加功能都由微處理器來實現，具有自適應Z佳傳動控制功能，達到Z優化的方式運行。具有強大的保護功能：過流、斷流、過壓、欠壓、超速、缺相、斷電、失磁、測速機斷線、堵轉、電機過熱等等，以及綜合的自保護功能。標準的Profibus接口，傳輸速率快，可通過Profibus-DP傳到PLC系統，并將有關電機運行參數，如電流、速度、溫度數據、變化趨勢曲線及報警信號集成到主控室MMI畫面，實現在MMI畫面集中操作、監視和啟動。

1.2 粗、中軋機直流主傳動

粗、中軋主傳動采用直流電機驅動，其功率分別高達3000kW和2000kW，分別由容量為4800kVA、3200kVA的三繞組整流變壓器供電。兩套傳動裝置的配置和控制原理基本相同，都由整流變兩副邊繞組分別經由兩臺6RA70控制的大功率SCR可逆整流橋整流后并聯給電機電樞供電，滿足大容量電機功率要求和過載能力。兩臺主控6RA70配置SIMLINK網，主從工作，完成裝置間的電流平衡。同時6RA70通過配置的Profibus-DP接口，與軋線主控PLC系統聯網交換數據。

1.3 變頻調速裝置

軋線上交流調速輥道電機控制系統采用集中整流單元+公共直流母線+逆變器+制動電阻的方案，逆變器選用西門子公司具有矢量控制功能的6SE70系列，采用公共直流母線結構，并實現網絡控制。這種方式具有較高的性能價格比，在保證性能的前提下，可有效地節省投資費用，而且在運行過程中由于逆變器可將再生電能送回直流母線，可達到節能的效果，降低運行費用。裝置還提供了完備的監控保護與故障自診斷功能，通過Profibus-DP接口與上一級自動化系統相連接，進行集中操作控制，監控，參數的設定和各種信息的交換。

2　基礎自動化控制系統

基礎自動化由軋制區1#主PLC（S7-400）、熱鋸區2#主PLC（S7-400）組成，二套PLC通過Ethernet連接，達到資源共享，快速交換數據的控制目的。主PLC中配置Profibus-DP現場通訊網絡接口，其中主PLC通過1#Profibus-DP網與各操作臺、箱、站內的ET200M相連，通過網絡收集或發出各種反饋、操作及執行信息。另有2#Profibus-DP網與傳動系統中各傳動裝置配備的CBP通訊板連接所有傳動數控裝置，用以控制各區相關的電氣傳動設備，實現快速傳遞數據的目的。

1#主PLC（軋制區）共配有5個ET-200遠程站，分別放于粗軋機前操作室、粗軋機后操作室、精軋機操作室、1#油站和2#油站內，用于連接相應區域的各種信號。

1#主PLC控制內容主要有：粗、中、精軋機組入口＼出口輥道的啟停及速度控制；粗、中軋機組入口＼出口的翻鋼機、移鋼機的動作控制；粗、中軋機組間T1、T2移鋼機的控制；精軋主電機控制；粗、中、精軋機組輥縫的控制；軋制區域的液壓站、潤滑站、干油站、風機和水泵等的控制等等。

2#主PLC（熱鋸區）共配有10個ET-200遠程站，分別放于冷床區操作室、1#線鋸區操作室、2#線鋸區操作室、T3/T4/T5操作室、E5主電室、鋸區液壓站、下料區液壓站、T7T8液壓站等，用于連接相應區域的各種信號。

2#主PLC控制的主要內容：兩條鋸切線輥道的啟停及速度控制；熱鋸電機的控制；鋸區和冷床區液壓站、潤滑站、干油站的控制；冷床輸入、輸出、連接輥道的控制；T3、T4、T5臺架輸入輥道的控制等等。

3　過程自動化系統

過程自動化系統的上位機由五臺HMI（人機接口操作站）、一臺工程師站組成，其中HMI1～HMI5分別放置于：粗軋機前操作室、中軋機前操作室、精軋機操作室、熱鋸操作室和冷床操作室。

HMI、工程師站系統均配以西門子WinCC 6.0工業組態軟件，該軟件功能強大，性能可靠，這一運行于Microsoft Windows 2000或XP下的Windows控制中心，已發展成為業界遵循的標準，開放的系統內核集成了所有SCADA系統功能。棒材廠軋線的人機接口（HMI）系統通過以太網相互之間連接，并與基礎自動化系統連接，具備友好的圖形化界面。主要功能包括：參數設定、設備控制、狀態顯示、事故報警、故障診斷、趨勢分析六大類。基本的參數設定有：各軋機速度、定尺長度、軋輥直徑、延伸率、原料成品規格、拋鋼速度、壓下量、各種限幅報警值設定等。

4 通訊網絡

4.1 現場級-Profibus 

基礎自動化系統與各傳動系統之間的設定值、指令和數據均通過PLC機架裝配的Profibus-DP網絡接口進行傳送，提高了系統響應速度。

在現場I/O比較集中的地方均設有ET200M遠程站，通過Profibus-DP網絡化分布式控制，能夠有效地減少項目的投資和現場施工量，增加系統的可靠性，方便現場的維護，系統結構靈活先進，符合控制系統發展趨勢的特征。

4.2 系統網絡級-Ethernet

以太網作為連接操作員站、工程師站和自動化系統站的系統總線，實現基礎自動化系統與過程自動化系統之間及基礎自動化系統各PLC之間的數據通訊，以太網在物理層上采用高防護等級的通訊線纜及光纖傳輸，提高了通訊的安全可靠同時保證了高速的通訊速率。在主控室、操作臺站點集中的地點設網絡交換機組成交換式快速以太網絡，提高網絡效率與網絡帶寬，同時方便移動式網絡設備和二級（生產）管理系統的接入。

5　結束語

由于本次改造充分運用了西門子的交直流傳動裝置、PLC技術、現場工業總線和工業組態軟件等技術，使改造后滿足了軋機系統的適用性、可靠性，提高了操作、維護的方便性，提高了系統的響應速度和控制的精度。自改造后投運至今，實踐證明，該系統達到并超越了原設計功能，安全可靠，能確保設備連續、可靠運行，滿足高效、有序地組織生產的要求，從而達到了本次改造的目的。

參考文獻：

[1]SIEMENS，SIMOREG DC Master使用說明書[M].天津：西門子電氣傳動有限公司，第6版2000年.

[2]SIEMENS，MICROMASTER 440通用型變頻器使用大全[M].北京：西門子（中國）有限公司，第12/03版2000年.

[3]廖常初.S7-300/400 PLC應用技術[M].北京：機械工業出版社，第2版2006.

作者簡介：徐利君（1965-），男，江蘇蘇州人，江蘇蘇鋼集團有限公司棒材廠，工程師，主要從事電氣自動化技術。

（來源：中小企業管理與科技）