大環件軋機在線監控系統的建立與編程

許石，張文龍，陸偉斐

1.馬鞍山鋼鐵股份有限公司，安徽 馬鞍山 243000；2.西寧特殊鋼股份有限公司，青海 西寧 810005

馬鋼車輪的MRX-4000大環件軋機是1臺日本生產的全自動數控軋機，系統采用PLC-300作為主控制平臺，上位機采用工控機控制，此工控機程序采用VISUAL BASIC進行編程，數據的輸入與輸出、普通報警顯示等功能全部在此工控機上進行，同時自動對所軋制的環件計算出的軋制曲線。

圖1

一、問題的提出

大環件軋機自投產以來，上位機控制系統采用日方自行設計研發的控制程序給PLC發送數據及讀取相關數據，并進行軋制工藝的計算和控制。多年來我方人員只能使用該程序，由于無法得到相應的數學模型及源程序，對其程序的編程方式、編程結構等都不知道，無法擴展程序，無法增加需要的內容。

而在實際的生產中，大環件軋機經常在軋制過程會出現突然軋大或軋小、軋制橢圓的問題，具體原因有許多，但是一直無法解決，其中一個原因是工控機在下載PLC數據時數據偶爾出現通信錯誤，造成數據出錯，軋制仍按照原數據進行；另外日方在設計軋機控制程序時，未留有擴展權限，許多數據只能通過PLC監控才能獲取，如控制軸給定壓力與反饋壓力，報警信號的擴展等，處理故障時非常麻煩。

二、解決方案

針對這個問題，決定為大環件軋機增加MP377觸摸屏，以增加進一步控制軋機的能力，實現對軋機的監控、調試，觸摸屏的編程通過Wincc Flexible組態軟件進行。WinCC flexible軟件是德國西門子公司工業全集成自動化的子產品，是一款面向機器的自動化概念的HMI 軟件。SIMATIC HMI提供了一個全集成的單源系統，用于各種形式的監控任務。使用SIMATIC HMI，可以始終控制過程并使機器和設備持續運行，WinCC flexible用于組態用戶界面以操作和監視機器與設備，提供了對面向解決方案概念的組態任務的支持。

三、實施

采用最新的MP377作為觸摸屏，此款彩色觸摸屏屏幕大、顯示清楚，響應速度快，系統為windows界面，操作方便。

為了不與原PROFIBUS網絡系統沖突，同時考慮到觸摸屏在脫網后不會對系統產生影響，采用以太網通信方式，沒有將觸摸屏組態到原有的PROFIBUS網絡中，使用CSMA/CD（載波監聽多路訪問及沖突檢測）技術，并以10M/s的速率運行。采用這樣的方式后就無須更改PLC硬件組態，又方便又可靠。其觸摸屏系統框圖如圖1所示。

四、實施效果

1.直接在觸摸屏上修改相關數據來實現抱輥止動器的校正與錐輥長度的校正，改變現在的校正方式，操作方法簡單，所有的操作步驟全部顯示在觸摸屏上，大大節約校正所需時間。

2.通過與PLC的通信，將軋制數據回傳到觸摸屏上，以保證修改數據后能夠直接看到數據修改的真實性，可以有效地防止工控機與PLC通信之間的丟包現象，操作人員在工控機上修改數據，在觸摸屏上觀察數據是否真實，保證軋制數據的可靠性，可以大大減少軋大軋小的頻率，減少廢品產生的幾率。

3.出現軋制問題時及時在趨勢圖中查詢相關的壓力變化情況，并可以回調以往的部分壓力與位置關系數據，分析出現軋制問題出現的原因。

4.在軋制過程中及時觀察各主軸電機的電流變化，各軸動作的位移變化及動作曲線和各軸的壓力與給定變化，對于軋制工藝的優化有一定的輔助作用。

5.增加液壓同步監控圖，實現液壓系統監控與電控系統監控的同步，在觸摸屏上顯示液壓原理圖，同時配合顯示設定參數及實際壓力來實現液壓故障的快速判斷。

6.增加報警的顯示與報警的記錄，并有報警時間，將所有的報警通過中文顯示出來，以利于操作人員及時快速處理及故障的回錄。

7.對于軋制最后的尺寸進行計算，通過軋機自身的位移傳感器來測量軋制環件的橢圓度、外徑、內徑、輞高等數據，通過觸摸屏來顯示，并對比數碼管顯示數據的真實性。

8.利用觸摸屏程序的編程，對于未來工藝所需的數據進行擴展性顯示，只要能夠想到的都通過觸摸屏來實現，大大減少了對工控機的依賴性；同時修改并增加大量PLC程序，配合觸摸屏程序實現其監控與校正等功能。

此觸摸屏在投入運行后效果很好，無論是操作人員、電氣維修人員、機械維修人員都可以快速使用，同時由于設置了密碼，重要的內容必須輸入相關密碼才能修改，防止誤操作的可能。

五、總結

通過增加觸摸屏的方法，實現了對工藝、電氣、機械的監控，用很少的投資實現了相應的功能，使現場的故障處理時間、軸校正時間大大縮短，同時可以快速有效地對系統故障進行診斷分析。

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