張秀利

摘 ?要：介紹西門子SIMATIC PCS7系統(tǒng)在小棒材軋制系統(tǒng)的應用;重點介紹PCS7系統(tǒng)的組成和項目特點

關(guān)鍵詞：PCS7系統(tǒng);小棒材軋制;WinCC畫面

1 小棒材軋制線項目的PCS7系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

1.1 PCS7系統(tǒng)概述

西門子的SIMATIC PCS7集散控制系統(tǒng)是集DCS、PLC以及遠程I/O站為一體的新型全集成控制系統(tǒng)，具有分散控制、集中管理的優(yōu)點，控制裝置和現(xiàn)場儀表全部數(shù)字化，安裝方便、成本低、維護管理智能化等特點，它代表了當今控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。

1.2 軋制線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

東特集團大連基地的軋線搬遷項目是在2010年落成，開始試運行的。西門子公司PCS7系統(tǒng)是主控系統(tǒng)，系統(tǒng)通過服務器（SERVER）將工程師站（ES）、自動化系統(tǒng)（AS）和操作員站（OS）三者，利用工業(yè)以太網(wǎng)連接在一起。工廠操作員可在過程模式下在操作員站（OS）上操作并監(jiān)視整個軋鋼過程，PCS7系統(tǒng)為操作員顯示所有軋鋼過程畫面。自動化系統(tǒng)（AS）用于控制軋鋼過程（開環(huán)和閉環(huán)控制）的所有動作，而操作員站將從自動化系統(tǒng)中讀取過程值并在人機畫面中以圖形形式顯示這些值。工程師站（ES）對整個 PCS 7 系統(tǒng)進行組態(tài) ，采用集成的全局數(shù)據(jù)庫和統(tǒng)一的組態(tài)工具 SIMATIC MANAGER對整條軋鋼線項目進行建立、處理和歸檔。過程值達到或超過自動化系統(tǒng)指定限值時，操作員站的人機畫面中還會立即顯示警告和報警。這使操作員可以快速確定整條軋線中出現(xiàn)問題環(huán)節(jié)的確切位置。人機界面系統(tǒng)（HMI）的操作員站啟動時的界面上方帶有菜單欄。通過這個菜單欄，可以調(diào)用廠區(qū)界面和局部區(qū)域的操作員界面。我們通過任何一個操作站都可以調(diào)用每一操作站的界面，如果需要限制個別操作界面，可以通過設定權(quán)限來控制操作員的操作界面范圍，PCS7的人機系統(tǒng)是相當靈活的，可以無限拓展和增減。操作員界面按邏輯設計，只有對正常生產(chǎn)必要操作信息才會顯示出來。在需要的情況下才顯示的信息，會根據(jù)相應的命令來顯示。

1.3 軋鋼系統(tǒng)的實際應用

1.3.1自動化系統(tǒng)工作模式

1.3.1.1 操作模式。定義了3種主要操作模式：

①自動模式。只有在自動模式下才可以進行生產(chǎn)。在此模式下，軋制過程由PLC系統(tǒng)根據(jù)目前的軋制程序表設定來進行控制。只有所有設備狀態(tài)顯示為淺綠色時主桌面上的GROUP START/軋制啟動功能才對操作員開放。使用FAST STOP/快速停車按鈕可以在任何時間中斷自動操作自動模式。從TOMATIC/自動模式切換到MAINTENANCE/維修模式將立刻激活禁止要鋼功能并且停止軋制過程。②維護模式。維修模式不是為生產(chǎn)目的而設計的。維修模式只用于維修和檢查運行情況和傳動系統(tǒng)的情況。所有被控制的傳動系統(tǒng)可以被啟動、停止并且可以被加速到100%的正常速度。③就地模式。自動和維修操作模式可以通過HMI上的功能鍵來選擇。就地模式通過HMI預選，并且通過就地可獲取的操作員站上的啟動按鈕來激活。就地模式只有在維修和發(fā)生故障期間使用。在就地模式情況下，操作員手動控制各種運動的實現(xiàn)。個別的運動只有在互鎖條件滿足的情況下才能實現(xiàn)。就地模式允許情況：從面板上爬行軋機或其它傳動設備、爬行飛剪、換輥。主控制臺操作員可以選擇就地模式，并且可以在本地操作箱上鎖定此模式。在主控制臺操作員能夠再次選擇自動模式之前，本地站必須釋放就地模式。未經(jīng)主操作臺允許選擇的就地模式將被控制系統(tǒng)忽略。軋制過程仍舊保持當前操作模式。停電后的上電，中斷的運動不允許自動處理，而是必須由操作員復位。

1.3.1.2 改變操作模式。模式切換大致包括5種情況，自動模式與維護模式的相互切換、自動模式與本地模式的相互切換、組模式、就地模式和單動模式。整個軋制過程分為粗軋區(qū)、一中軋區(qū)、二中軋區(qū)、Kocks區(qū)、冷床區(qū)幾個不同的區(qū)域。

1.3.2 PCS7系統(tǒng)的級聯(lián)控制特點

自動控制系統(tǒng)為軋制提供了級聯(lián)控制。級聯(lián)控制是指你可以手動修改主傳動系統(tǒng)中某一個的速度，而自動控制系統(tǒng)將根據(jù)以前存在的速度關(guān)系來改變其他上游傳動系統(tǒng)的速度與之相適應。軋制過程有3種模式：自動、維修和就地。同樣，有3種模式可以運行傳動系統(tǒng)：成組、單動和本地。一般來講，正常的生產(chǎn)過程和模擬軋制傳動系統(tǒng)（不選擇或者是空過）通常都是要在自動和組模式下進行的。注意，在軋制過程中選擇單一模式必然會引起堆鋼。如果開始軋制，永遠不要忘記將所有的傳動系統(tǒng)切換到組模式。如果某一個傳動裝置工作在單一模式，而其他的傳動裝置工作在組模式，那么這個單一模式的傳動裝置將不會跟隨調(diào)整變化它的速度，因此速度的不匹配勢必引起堆鋼。級聯(lián)控制為經(jīng)驗豐富的操作員提供了一個調(diào)整軋機以達到實現(xiàn)最大產(chǎn)量的手段。

1.3.2.1 操作員站。

級聯(lián)控制由中央控制臺上的按鈕和選擇切換開關(guān)來控制。每個傳動系統(tǒng)都有一個按鈕。按這個按鈕意味著將改變傳動系統(tǒng)的速度。一直點亮一個指示燈表明選擇了這個按鈕。如果一旦選擇了某個傳動系統(tǒng)，那么直到另外一個傳動系統(tǒng)被選擇或者重新啟動PLC之前這個傳動系統(tǒng)將一直處于被選擇的狀態(tài)。有一個選擇切換按鈕用來切換單一模式和級聯(lián)模式。

單一模式的意思是只有選定的傳動系統(tǒng)的速度會被改變。

級聯(lián)模式的意思是選定的傳動系統(tǒng)和其上游的所有傳動系統(tǒng)的速度都會被改變。

有一個五檔選擇切換按鈕用來提高或降低速度。慢加速檔以每秒1%的速度加速，快速加速檔以每秒3%的速度加速;減速方向：慢減速是1%每秒，快減速3%每秒。

1.3.2.2 監(jiān)視系統(tǒng)。

速度改變，操作員可以通過HMI人機畫面觀察到及時的變化。每次按下選定的按鈕時，下面的界面就會自動打開。舊的速度顯示一直保留為選擇傳動系統(tǒng)那一時刻的速度。為了確保級聯(lián)系統(tǒng)無故障的工作，注意每次更換新品種時，數(shù)據(jù)都要從操作回存到修改。這將有助于自動化系統(tǒng)程序清空某些緩沖器，并通過技術(shù)功能和級聯(lián)干預來尋找速度改變之間的平衡。有時只有一個機架的一個軋機設備被改變。為保證軋制的平滑重啟，只需選擇這個機架級聯(lián)降速1%，這將增加1%的張力有助于防止重新啟動后的堆鋼。自動化系統(tǒng)將在下兩根鋼坯后取消此張力，這都是PCS7系統(tǒng)的獨特之處。

2 結(jié)論

綜上所述是PCS7系統(tǒng)在我們特鋼集團的一個實際應用，日益完善的控制理論會在工業(yè)控制場所發(fā)揮所長，占據(jù)半壁江山。在自動化控制技術(shù)的應用過程中，配合以高科技的材料、先進的設備、完善的管理體系以及正確的操作流程，自動化控制技術(shù)將會在未來的社會發(fā)展中起到至關(guān)重要的作用。