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案例頻道1 前言
隨著國際市場對冷軋板材需求的不斷增加，國內多條冷軋生產線陸續上馬。邯鋼冷軋機組于05年5月底順利投產，酸洗采用超淺槽紊流鹽酸酸洗技術；軋制工藝采用5機架6輥CVC＋串列式冷軋機，出口采用卡倫賽卷取機。該機組的機械設備和生產技術由西馬克―德馬格公司提供，自動控制系統采用了西門子公司SIMATIC TDC硬件系統、S7-400系列PLC控制器和他們新開發的SIROLL專用軟件結構，畫面操作顯示采用WIN CC。該系統還采用了一系列的新技術、新功能和新控制思想，例如板型檢測調節裝置和軋輥凸度連續可變的調節技術，新增的模擬軋鋼和魔鬼軋制功能等，使自動化控制系統更趨完善。
該機組的年生產能力為每年130萬噸，產品寬度為：900～1665 mm ，產品厚度為0.25～2 mm，機組出口最大速度可達
2 工藝描述:
鋼卷由吊車放至步進梁， 步進梁傳送，將鋼卷送至鋼卷小車，由鋼卷小車將其運至開卷機，開卷后經矯頭機矯直帶頭，送至雙切剪(用于切頭、切尾)，經過焊機與前一卷帶鋼帶尾焊接，進入入口活套，然后經過破鱗機(使表面產生裂紋，易于酸洗)，進入酸洗槽，去除鋼材表面的氧化鐵皮，進入中間活套(存儲在切邊時因板帶寬度改變而需要的板帶)，經開槽機，圓盤剪進行切邊，然后進入出口活套(存儲切邊時因板帶寬度改變以及串聯式軋機后卸卷過程中需要的板帶)，進入5機架串列式軋機，經飛剪，去卡倫賽卷取機。在出口步進梁上進行稱重、打捆，送至中間庫。其生產工藝流程如下：
3 自動化控制系統構成：
該生產線設有三個操作室，酸洗入口、酸洗出口、軋機區各一個。設有兩個主控室，酸洗區，軋機區各一個，兩個主控室內都有工程師站、PDA計算機、HMI人機界面，但軋機區主控室比酸洗區主控室內多二級服務器，HMI服務器。概括來說自動化系統構成如下：
二級系統：由2臺服務器和2臺工程師站組成。一級系統：由8個SIMATIC TDC控制柜、 12個SIMATIC S7-400 PLC控制柜、近百套ET
4 自動化系統的主要特點:
4.1 二級系統
1臺過程控制服務器，負責參數預設定、基于模型的軋制規程計算、基于神經網絡的優化計算和自學習以及數據管理和報表等功能。另1臺實際數據處理服務器，負責過程數據的采集和處理。采用RAID 5磁盤陣列熱備份技術，將其中一磁盤指定為后備磁盤，此磁盤在平常并不操作，當陣列中某一磁盤發生故障時，磁盤陣列即以后備磁盤取代故障磁盤，并自動將故障磁盤的數據重建在后備磁盤之上，因為反應快速，加上快取內存減少了磁盤的存取，所以數據重建很快即可完成，可以實現磁盤故障但不停機的目標。另有2臺工程師站用于系統開發和維護。
4.2 一級系統
SIMATIC S7用于生產線的邏輯控制，自動順序和輔助的低速控制。
SIMATIC TDC全稱叫工藝傳動控制，是Technology Drive Control的縮寫， TDC是一種多處理器自動化系統，它擅長于中高速閉環控制和同步化處理，在單一平臺上擁有最大數量的框架和最短的循環周期，是一種集成度很高的工藝和驅動自動化系統，其組態和編程可使用SIMATIC PCS7工具進行，不用再另外學習控制語句。在本項目中主要用于機架控制，其主要功能有主速度控制，線協調控制，自動厚度控制，板形控制，物料跟蹤等中高速工藝功能控制。
采用ET200遠程I/O系統可以提高系統的可靠性和維護性，同時減少控制電纜的使用量，降低安裝和維護成本。
S7-300急停系統：在危險狀況下使用，如設備失靈或故障時的安全反應。
PDA全稱過程數據采集系統，用于對TDC、S7和傳動等部分的過程控制數據進行采集、分析、處理和數據分配。
4.3 人機接口
使用最新版本WINCC6.0設計人機界面， 通過該系統對設備進行操作、診斷和數據歸檔。HMI服務器用于管理過程通訊，數據存儲和與客戶機的通訊。HMI的客戶機就是操作站。它們顯示來自服務器的數據，接收操作者的輸入數據并傳送到服務器。西門子設計了統一的HMI操作顯示和診斷系統，在任何一個HMI上均可以監視、瀏覽全線的生產和控制數據，進行數據分析和故障診斷，根據安全授權的不同，各區域的HMI客戶機具有不同的操作權限，這樣既保證了操作安全也便于操作者了解全線的設備狀況。
4.4 傳動系統
4.4.1
主傳動系統主要對軋機和卷取機進行控制，它們均使用同步交流電動機進行驅動。
同步電動機使用TRANSVECTOR®控制，用于內部時鐘操作，由機器自身確定供電的頻率。
從這一點來看同步機的速度控制系統就像一個直流機。并且能夠獲得比現代的直流機要好的速度響應時間。
主電機定子繞組上的電流控制采用西門子SIMOVERT ML交直交調速系統，該系統具有消除高次諧波和提高功率因數的主動式前端（AFE）。轉子的勵磁電流采用采用西門子SIMOREG DC-MASTER 6RM70全數字直流調速系統，SIMOREG DC-MASTER 6RM70調速柜可直接接到交流電網上，具有良好的控制性能。這兩種傳動系統均具有綜合的軟件開發工具和開發庫，還設計有信息顯示、操作員控制和監視的診斷功能。
輔傳動系統主要對一些小功率的異步電機進行控制，例如對開卷機、矯直機、張力輥以及一些小傳動輥的控制。
該傳動系統采用西門子的SIMOVET MASTERDIRVES 6SE70交流變頻系統和交流感應電動機。SIMOVERT MASTERDRIVES矢量控制的變頻器使用IGBT功率元件，是一種全數字技術的有電壓中間回路的變頻器。其優點：電源同一化，所以節省電源；要求的饋線電源低于電機總裝機特點；模塊化的硬件與軟件達到精確配合，形成最經濟的解決方案。
4.5 網絡系統
GDM全稱叫全局數據內存，傳輸率可達
快速以太網：數據傳輸率100MB/S， 現采用局域網交換技術，傳統的共享以太網采用CSMA/CD技術來避免沖突，即發送方檢測到沖突就暫停發送，隨機延遲一段時間后再重新發送直到成功，因而共享以太網的時間響應具有不確定性，不能用于強實時性場合。 而交換以太網可以克服這一缺點，其交換技術在是數據鏈路層進行操作，交換機將其管理的網絡以星型拓撲結構劃分為許多物理上互相隔離而邏輯上互相聯系的節點，每一節點單獨與交換機建立物理連接，在通信的時候交換機會在發送端口與接受端口間建立一個獨占的全雙工通道，它具有以太網的全部帶寬并避免沖突。
PROFIBUS－DP屬于過程數據總線，數據傳輸率為9.6-12000Kbit/s，可以人為地選擇其速率，傳輸的最遠距離為
5 結束語
邯鋼冷軋廠的酸洗冷連軋機組具有很高的自動化水平，除入口上料和出口標簽外，正常情況下生產線無需人工干預，均可全自動化運行。只是在系統出現異常，報警或發生人身事故時可以進行人工干預或停車。該機組自動化系統的硬件配置和軟件實現方法都有其獨到之處，硬件方面：采用分級控制和不同類型的通訊網絡，實現系統的安全可靠性、傳輸快速性和數據實事性。軟件方面：應用了西門子公司開發的擴展秒流量、AGC厚度自動控制技術、動態變規格技術、神經網絡技術、平直度測量和控制技術、支撐輥偏心補償等多項技術。這些技術的應用，使冷軋板帶的產品質量和產品精度得到了大幅度的提升，對于增強邯鋼冷軋產品的競爭力、增加企業效益也具有重要意義。
參考文獻：[1] 張浩. 工業計算機網絡與多媒體技術。北京：機械工業出版社.1998
[2] 繆學勤. 工業以太網技術的最新進展。電氣時代.2004
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號