西門子OP27面板功能優化

周彬

摘要： 酒鋼二高線是2002年投資建設的項目，控制系統主要配置為西門子設備。計算機系統為S7–400PLC、傳動系統為6SE70系列，集卷區配置OP27操作面板，用于集卷板收集位置的選擇、分離爪打開延時時間的設置、運卷小車收集散卷后停止位的定位、集卷板低速運行速度控制參數的設定等;在OP27操作面板進行用戶程序編輯時，由于數據設置沒有對輸入數據的范圍進行限制，通過面板輸入超范圍的控制參數，將會造成集卷板、運卷小車發生設備事故。

關鍵詞： 集卷;西門子OP27控制板;技術改造;效果

工藝流程

酒鋼二高線的集卷區包括斯太爾摩風冷輥道、集卷站、PF線、打包機、稱重掛牌、卸卷站等設備，其中單體最復雜的就是集卷站的控制。集卷站包括集卷筒、雙臂芯軸（包括內心軸）、布線器、分離爪、浮筒、集卷板、集卷板抱臂、運卷小車、小車抱臂等設備，其作用是將散卷收集成盤卷，并掛在PF線的C型勾上，然后由C型勾運往下一道工序。

集卷站工作過程：散卷進人集卷筒，當散卷堆積到設定高度時分離爪打開，散卷落在集卷板抱臂上;集卷板抱臂慢速下降，當散卷末端完全進入集卷筒后，延時0.5秒分離爪閉合。這時，集卷板抱臂開始快速下降，內心軸下降，浮筒落下。集卷板抱臂下降到低位后打開，打開到位后，雙臂芯軸開始旋轉，同時集卷板抱臂上升;芯軸旋轉到位后，當集卷板抱臂已升到最高位時，內芯軸將浮筒升起，集卷板抱臂閉合。運卷小車從卸卷位行至PARK位等待，有盤卷的芯軸轉至水平時，運卷小車從PARK位運行至芯軸位接卷，盤卷筐升到最高位，接住盤卷，接著小車抱臂閉合，扶住盤卷，運卷小車行至卸卷位置;小車抱臂打開，盤卷筐下降，完成一個循環。

系統組成

從工藝流程可以看出，集卷站的控制主要包括：分離爪的打開/閉合控制;雙臂芯軸旋轉控制;內芯軸升降的控制。集卷板抱臂開合和升降控制;運卷小車行走控制;集卷板抱臂升降控制;小車抱臂壓緊裝置的控制。

根據以上工藝要求，主要是邏輯和順序控制，控制系統選用了西門子公司的S7–400PLC。還配置了兩個ET-200遠程站，用于聯接操作臺和現場操作箱上的操作信號，采集現場的檢測信號。OP27通過與操作臺之間建立通訊，實現對集卷站設備的控制。系統組成如圖所示，所有控制信號、設備狀態等信息通過PROFIBUS-DP網絡與主站系統進行通信。

技術改造的必要性

集卷OP27操作面板用于集卷板收集位置的選擇、分離爪打開延時時間的設置、運卷小車收集散卷后停止位的定位、集卷板低速運行速度控制參數的設定等。

如表1，崗位操作人員在OP27操作面板畫面進行用戶程序編輯時，由于數據設置沒有對輸入數據的范圍進行限制，操作者通過面板可以輸入任一數值，當輸入數值超出控制參數范圍，將會造成運卷小車故障跳閘、集卷板拉斷鏈條、運卷小車脫離軌道的重大設備事故。此類事故投產以來已發生過5次，每次事故處理不僅耗時耗力，還要投入大量的設備費用，制約著產量和效益的提高。

例如：分離爪延時時間設定為60秒，當散卷末端完全進入集卷筒后，延時60秒后分離爪才會閉合，導致下一控制環節的動作延時。

技術改造步驟與方法

在集卷區控制程序中增加實數、整數類型數據的限定功能。通過對OP27操作面板輸入控制參數的上下限予以限定，使參數超出有效值后，輸入參數不能執行。限制前后的參數對比結果見表2所示。

通過對參數輸入值的范圍進行限定，達到控制輸入值的目的，然后將從PLC中讀到的OP27控制參數值連接至PDA數據采集與分析系統中，實現對控制參數的實時記錄、監控，并分析存在的疏漏。表3為某次生產過程中的實際輸入值。

對控制程序和WinCC用戶程序進行優化，達到了控制人為事故發生的目的，通過PDA監控分析，建立較為完備的控制方案，為設備的預知維修提供技術支撐。下圖為PDA監控記錄。

效益計算

發生一次此類事故，造成的損失計算如下：

設備損壞后進行恢復的備件費用：軸承座（SN520）2套，需要0.028萬元;編碼器（ZE115M Art Nr.173–00001）一個，需要0.94萬元，介質拖鏈（TL180-R350*9.36）一套，需要1.3萬元，油管（32/4SA），需要0.078萬元。合計備件損失為0.028+0.94+1.3+0.078=2.35萬元。

設備修復將耗時3小時，其中人工費用：恢復集卷板鏈條需要鉗工3人，其工時為3*3=9h;恢復運卷小車掉道和損壞的油管需要起重工1人，天車工1人，鉗工3人，其工時為（1+1+3）*3=15h;恢復編碼器和運卷小車損壞線路，需要電工3人，其工時為3*3=9h。每個人的工時價格按照68元/h計算，所有人員的工時費用合計為（9+15+9）*68=0.22萬元。按照搶修1.5倍工時計算為0.22*1.5=0.33萬元。

影響軋線3小時（180min）造成的高爐煤氣和電耗損失為（5.4+95.94）*180=1.82萬元。

影響軋線生產3小時產量按照當班生產HPB300 ∮8.0，班產量2400噸，損失的產量為2400/8*3=900噸，按照目前價格2000元/噸計算，其產量損失為900*2000=180萬元。

因此，出現此類事故后，造成的直接損失為2.35+0.33+1.82=4.5萬元，間接損失180萬元，合計損失184.5萬元。

結束語

操作人員在通過西門子OP27操作面板畫面進行用戶程序編輯時，由于沒有對輸入數據的范圍進行限制，存在漏洞。當操作者通過面板誤輸入超范圍的控制參數，將會造成重大設備事故，影響生產秩序。對輸入參數進行限制后，杜絕了由人為誤操作引起的重大設備及人生傷害事故發生的因素。建立了較為完備的生產控制方案，在生產中發揮了一定的作用，使操作者因誤操作引起的重大設備事故為零。