本钢冷轧厂酸洗线自动控制系统———本钢冷轧厂酸洗线自动控制系统

前言        本钢冷轧厂是国家八五计划重点工程，其主要生产线连续酸洗－轧机联合机组（简称CDCM线）是我国第一条酸洗－轧机联合机组。截至本钢冷轧厂1991年筹建CDCM线时，世界上仅有13条CDCM生产线。这种机组具有生产作业率高、产品质量好、综合成本低等多种优点，但同时要求有较高自动化控制水平。本钢冷轧厂的CDCM线总承包为法国的CLECIM公司，其酸洗的控制系统由奥地利的ANDRITZ公司和RT公司共同完成，其系统结构与软硬件配置相当于国际九十年代初先进水平，在国内冶金企业自动化中处于领先水平。
本文就本钢冷轧厂的酸洗－轧机联合机组中酸洗线的自动控制系统作一简要介绍。
1．酸洗线工艺流程简介
       酸洗线分为三段：入口段、酸洗段、出口段。在入口段进行热轧钢卷的带头处理，钢卷小车将钢送上开卷机开卷，通过七段矫直机将带钢初步矫直，然后送到闪光焊机将带头带尾焊接起来，拉伸矫直机将带钢初步破磷、矫直送进酸洗进行酸洗。通过温度、浓度不同盐酸将带钢表面的氧化铁皮溶解掉之后进入漂洗段，通过脱盐水将带钢表面的盐酸冲洗掉，热风吹干之后进入出口段，在出口段完成切边、碎边，通过连接活套进入轧机。
酸洗自动控制系统就是将上面的工艺过程连续自动的进行下去成为一个协调有机的生产过程。
2. 控制系统概况
2．1 控制系统结构
      酸洗线控制系统采用三控制结构。上面第一级为显示监控级，采用486工控微机。中间第二级为过程控制级，采用SIMATIC－S5系列可编程序控制器S5－155U和 S5-135U。最下面为第三级基控制级，采用SIMOREG-K，控制直流传动电机。
2．2．1 计算机硬件配置
     全线配置4台486工控分别位于入口操作室、出口操作室、酸再生操作室和主电室。这些微机的配置如下：
CPU: 80486
主频： 50MHZ
内存：20MB
硬盘：500MB
显示器：21”彩显
软盘驱动器：1.44MB
磁带备份机：250MB
打印机用于报警。
2．2．2 PLC 配置
      全线共配置5台SIMATIC-S5系列PLC，三台S5-155U分别为M1,M2,M3。两台 S5-135U,为P1,R1。 M1,M2,M3配置CPU946/947、CPU928B、923C协处理器，P1,R1配置CPU928。
2．2．3 网络配置
      通讯网络采用SINEC-H1高速网，配备有中继器，扇出单元，接收器，发送器，屏蔽电缆。每台微机上装有PCL2NIA网络适配器，PLC上装有CP143通讯板。实现PC-PLC,PLC-PLC间通讯。USS总线将SIMOREG-K于M2连接起来。
2．3 软件配置
2．3．1 计算机软件配置
       软件采用MS-DOS6.0，WINDOWS3.1，工业控制人机接口软件Intouch4.11和Access1.1数据库。Intouch软件在Windows支持下完成人机接口的全部功能。Access完成生产报告的生成和打印。H1-Server软件完成动态数据交换。
2．3．2 PLC软件配置
Step5软件完成S5-155U和S5-135U的过程控制程序，COM143软件完成PLC数据通讯。
3.系统控制功能
3．1酸洗计算机系统实现的功能
       酸洗计算机主要完成控制系统上位监控功能，其主要功能有：钢卷原始数据（PDI）输入功能，生产过程监视功能，故障报警功能，过程参数修设定功能，直接控制设备功能，生产报告生成打印功能，与轧机计算机通讯功能。这些功能都是通过鼠标和键盘在监视器上直接观察与操作，非常方便直观。
3．1．1 原始数据输入功能
当热轧钢卷进入到入口段步进梁上后，由操作工在A6画面上将PDI数据输入到计算机。
3．1．2 生产过程监视功能
       颜色鲜明、形象直观的若干幅画面将整个生产线过程状态显示出来，使人一目了然。全部主要画面共28幅分成4个组：A组,P组,M组,F组。A组为综合画面组，共有7幅画面。P组为酸洗工艺组，显示酸洗段工艺图和控制器图，共7幅画面。M组显示带钢跟踪状态、电机参数值和缺失条件共9幅画面。F组显示拉矫直机运行电气参数机械参数。这些参数可以直接在画面修改。F组共5幅画面。另外还有一些由某个功能画面调用的自发画面和报警画面。画面的调用和转换直接用鼠标操作。
3．1．3 故障报警功能
        工控PC机中的Intouch软件对系统的控制建立了3300个Tagname。这些Tagname中有1300个设定有报警条件，当超过报警限时就会自动报警。报警通过两种方式：在CRT画面上显示和在报警打印机上打印。显示出的报警又有三种状态：未确认的报警、已确认的报警和恢复正常后的报警。三种状态通过不同颜色加以区分。画面上可以保留多页报警状态，供检查排除故用。
3．1．4 向PLC提供过程参数功能
       酸洗线上的生产工艺过程是由PLC实施控制的而这些过程参数值是由监控计算机的Intouch 软件向PLC提供的。M1,M2,M3的数据块DB152接收这些参数值。这些参数值有：拉伸矫直机工作参数表、工艺段参数表和张力表。些参数表是根据允许的原料和工艺条件预设定好的，并预留了扩展的可能性。根据实际情况，参数值可由操作员或系统管理员修改。 
3．1．5 直接控制生产设备功能
       可以在CRT画面上用鼠标器直接启动和停止某个设备。例如在酸再生控制系统中，全部操作都是在画面上用鼠标来完成的。在酸洗线上，部分设备操作是在画面上进行的。
 
3．1．6 生产报告生成打印功能
 
      酸洗出口操作台上配置的报告打印机打印出详细的生产报告，有钢卷报告、班报告、日报告、月报告。当带钢通过4#S辊后，触发信号通过PLC送给计算机，计算机自动生成报告并打印。钢卷报告共有25项数据。
 
3．1．7 与轧机计算机通讯功能
 
       该机组因为是酸洗－轧机联合机组，实时性强，因此必须把即将进入轧机的下一个钢卷数据提前送入轧机计算机，使轧机计算机及时完成预设定。该数据通讯功能是由出口台计算机完成的。其硬件采用RS485接口，软件采用LISA通讯协议。发送数据有自动和手动两种方式。正常情况下是自动进行的，当出现故障时需通过手动重新发送。
 
3．2 酸洗线PLC实现的功能
 
      酸洗线共配置三它S5-155U PLC, 一台S5-135U PLC。根据生产线三个段各配置一台S5-155U，设计中采用三台PLC主要是系统控制过于庞大，分开控制更高效可靠。三台PLC中M1负责入口段设备从开卷机到入口活套的控制，M2负责拉矫机和工艺段的控制，另外负责带钢跟踪任务。M3负责从出口活套到轧机前的6#S辊的出口段设备控制。另外一台S5-135U为P专门负责酸洗工艺的控制。