GE 9070 PLC在熱軋板廠2號加熱爐中的應用

摘 要:介紹了GE 9070 PLC 在梅山熱軋廠2 號加熱爐中對加熱爐本體和加熱爐爐前、爐后輥道進行控制,主要從硬件配置以及通信協議等方面并簡單列舉實例對系統進行了介紹。

關鍵詞: GE 9070PLC ;以太網; EGD ;PROFIBUS ;CON TROL

Key Words :GE 9070 PLC; Et hernet ; EGD ; PROFIBUS ; CON TROL

梅山熱軋廠2 號加熱爐是2002 年5 月熱軋技改新上項目,采用了當時國內較為先進的技術。三電系統采用兩級控制,即基礎自動化級（L1 級）和過程自動化級（L2 級） 。過程自動化級為HP公司的AL PHA 機, 儀表為HONEYWELL 的DCS500 ,基礎自動化級分為電氣PLC 和儀表DCS 相對獨立的兩部分,電氣PLC 采用美國GE公司的9070 PLC , 加熱爐PLC 與粗軋PLC 之間經以太網以UDP/ IP （ EGD） 通訊協議通訊, DCS與PLC 及過程控制級之間經以太網以TCP/ IP通訊協議通訊。梅山熱軋廠加熱爐PLC 系統主要為加熱爐實現自動化控制及管理,具有數據采集處理、調節與控制等基本功能的計算機自動化監控系統。

1 　系統硬件配置

在硬件配置過程中需注意的是PROFIBUS 網卡的配置,梅山熱軋廠加熱爐PLC 中選配的是SST 5136 VME 卡。作為主站,將各從站（各傳動裝置） 通過PROFIBUS 連結起來,以實現PLC 同傳動裝置的通信。SST 5136 VME 卡運行前需將配置文件由編程器通過配置口下載至卡內FLASHROM 中。卡的配置文件可由SIEMENS 公司的COMPROFIBUS 組態軟件根據現場實際所帶的從站個數經配置生成。EGD 參數配置見圖1。

2 　軟件框架（見圖2）

由于系統采用了EGD 通信協議,將開發人員從以往的涉及通信所需的底層繁瑣的編程任務中解脫出來,開發人員只需將需交換的信號定義好即可,其余由系統自動保證完成數據交換、通信,編程軟件采用GE 公司的cont rol v2. 4 版。Cont rol 編程軟件是在windows 操作平臺上運行的,具有操作方便、直觀,界面友好等優點,可以使開發人員將精力集中在應用程序的開發上,從而縮短程序開發周期。

3 　通信系統

系統采用模塊化的具有多種通訊接口模式的可編程控制器（PLC） ,通過模擬量模塊、數字量模塊和數據接口模塊連接各種設備。通過通訊模塊和過程計算機控制系統連接,一級機采用兩套GE 9070 PLC 分別對加熱爐本體和加熱爐爐前、爐后輥道進行控制。其中本體PLC 包括加熱爐進爐側和出爐側爐門的控制,步進梁液壓站的控制以及推鋼機和抽鋼機液壓站的控制。PLC 和遠程I/ O 站之間采用Genius 網絡聯接,另通過第三方VME 卡件實現Profibus 總線和傳動系統的連接。從而實現對系統的集中監測和自動化運行控制。
L1 與L2 之間通過以太網連接,用GE 公司開發的PLC 進行通訊,兩套9070 PLC 之間也通過以太網連接采用EGD 通信。該方式允許一臺設備作為“產出方（ PRODUCER） ”通過“交換（ EXCHAN GE） ”共享其部分內存給一個或多個“需求方（CONSUMER） ”。系統通過配置“產出方號（ PRODUCER ID）”“, 交換號（ EXCHAN GEID）”“, 需求方號（CONSUMER ID）”和執行周期來實現兩臺設備間的通訊。如需實現和原有設備的數據共享,需再配置“組號（ GROUP ID） ”來完成。該方式中“產出方（ PRODUCER） ”發送數據和“需求方（ CONSUMER） ”接受數據是不同步的。故該方式適用于有規律的周期性的數據傳送。系統支持最多255 個“ 交換（ EX2CHAN GE） ”,每個“交換（ EXCHAN GE） ”最長1 400個字節。采用該方式在負荷不大的情況下通信效率要高于基于TCP/ IP 連接的COM2MREQ 指令方式。兩套9070 PLC 與操作臺上用于操作畫面顯示的工控機之間通過以太網連接采用TCP/ IP 協議進行通訊。

4 　工藝流程

2 號加熱爐上料輥道共分8 段,編號為Z1～Z8 。其中Z2 輥道完成板坯的測長及稱重,Z4 、Z5為2 號加熱爐的推鋼定位輥道,Z7 、Z8 為1 號加熱爐的推鋼定位輥道,當板坯被吊到Z1 輥道上,冷金屬檢測器檢測到有鋼,即啟動Z1 輥道,板坯被送至Z2 輥道上定位,在此過程中完成板坯的長度測量,當板坯在Z2 輥道上定位完畢,將進行板坯的稱重,同時將板坯流水號發送至L2 ,L2 收到信號后將對加熱爐進行設定,將設定數據下放,操作工將實測數據同L2 設定值進行比較,若在允許誤差范圍內,則手動確認,使板坯合法化,同時生成跟蹤信號。在自動方式下,根據板坯的入爐號,調用相應的子程序,將板坯輸送至相應的加熱爐前進行定位,定位完畢,L1 將信號發送至L2 ,L2 下發推鋼設定,L1 根據推鋼設定將板坯推送到加熱爐內加熱,裝料結束。步進式加熱爐當板坯向前移動時,半周期停在固定梁上,半周期停在步進梁上。板坯不向前運動時,步進機構在垂直方向做踏步動作,使板坯不斷地交替接觸位置,當板坯由步進梁運送至出料端,出料端的激光檢測器檢測到板坯時,步進梁停止動作,L1 將激光檢測器及步進梁動作停止信號發送給L2 ,同時計算板坯移出量,L2 下發抽鋼設定,L1 根據抽鋼設定,完成自動抽鋼過程,將板坯抽出放爐前輥道上,由爐前輥道把板坯送往軋線進行軋制。

5 　應用實例

板坯在2 號爐爐前輥道Z4 、Z5 上自動定位過程,輥道示意見圖3 。

以短坯定位在Z5 上為例,板坯從Z1 上被運送到Z2 上,經過測長、稱重,由操作工手動確認后,如果Z3 、Z4 、Z5 上沒有其他板坯, Z3 、Z4 、Z5將以50 %的給定速度運轉,把板坯往Z4 、Z5 上送。當板坯頭部經過CMD12 時,PG清零同時開始計數。
當板坯根據定位速度曲線圖（見圖4） 到達B點時,輥道按既定的斜坡降速至12 %的給定速度,并保持此速度。當板坯行至C 點時,輥道速度按既定的斜坡降至5 %的給定速度,并根據計算好的期望停車距離將速度降為0 ,停車,發封鎖命令,同時將抱閘抱住,從而完成板坯的自動定位控制。程序中梯形圖見圖5。

6 　結語

通過生產檢驗,兩年多來,梅山熱軋板廠2 號加熱爐PLC 運行穩定性好,可靠性高,使用方便、靈活,故障率低,在以后的設備改造中,將依照2號爐的模式,陸續改造和新建1 號爐和3 號爐。