论文部分内容阅读
[摘要]：本文主要介绍的是莱钢大H型钢冷床拉出小车编码器改型，将原有的Profibus-Dp通讯型编码器替换为SSI编码器，间接保证了轧钢节奏，提高了生产效率。
[关键词]：拉出小车 Profibus-Dp通讯 SSI编码器
中图分类号：TH211+.4 文献标识码：TH 文章编号：1009-914X（2012）12- 0151 -01
1.前言
莱钢大H型钢生产线自动化控制系统，设计之初，硬件采用德国西门子公司的S7-400控制系统，软件使用PCS7，完成生产过程控制、数据采集、工艺显示、历史数据存储、故障报警等功能。建成之后，生产已经逐渐趋于稳定，但某些区域仍会频繁出现故障。随着经济发展的需要，H型钢市场的竞争愈演愈烈，为了提高莱钢的竞争优势，必须提高产量及质量，搶夺H型钢市场。冷床作为大H型钢生产线必不可少的组成部分，能否稳定运行直接关系到轧钢节奏，影响生产效率。在以往出现的故障中，通讯故障占有很大的比例。因此，必须通过改造，降低因通讯故障所引起的长时间停机，大幅提高生产效率。
2.工艺过程
2.1 Profibus简介：
Profibus是目前国际上通用的现场总线标准之一，以其独特的技术特点、开放的标准，已成为目前最重要的现场总线标准。莱钢大H型钢生产线采用的是Profibus -DP：用于现场层的高速数据传送。主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。总线循环时间必须要比主站（PLC）程序循环时间短。除周期性用户数据传输外，PROFIBUS-DP还提供智能化设备所需的非周期性通信以进行组态、诊断和报警处理。
2.2 工艺原理
拉出小车分为8组，1-4组是一直激活的，4-8组可以有选择地激活。每组小车都由PLC控制，由变频器单独驱动。拉出小车将链式冷床末端及存储区的轧件搬运到翻下装置进行翻钢，再将轧件搬运到冷床出口辊道，由冷床出口辊道将轧件送往矫直机进行矫直。在翻下装置的后方是8个激光测量仪，用来测量轧件的精确位置，当激光测量仪探测到轧件后，拉出小车开始启动，由原始位置低限位移动到轧件下方后升起（参考位置由激光测量仪提供），抬起轧件，然后整体向后同步移动，定位到翻下装置上方后，进行翻下 ，再向后传送，或直接定位到冷床出口辊道，小车下降放下轧件，再从底部回到链式冷床下。在这一过程中，编码器负责轧件位置的判断。
3. 方案的实现
对此8组拉出小车的控制，在生产之初是利用Profibus-Dp通讯型旋转编码器控制小车的定位。由于旋转编码器多，且是分成2组分别挂在2条Profibus电缆下进行通讯，当某一个编码器出现通讯故障时，故障排查不方便，导致故障时间较长，严重影响生产节奏。另一方面，拉出小车对位置控制精度要求不是特别高，因此我们把通讯型编码器更换为SSI编码器，用硬线通过接线端子直接连接到SM338高速计数模板，从根本上消除了通讯故障的出现，使问题的处理更加方便，极大的降低了故障时间。
3.1硬件改型
更改前线路走向，如图1所示。
由于现场环境恶劣且距离PLC室较远，为保证通讯质量，选用光纤连接S7-400PLC与现场ET200站，各ET200站之间的通讯也采用光纤连接。ET200站通过Profibus电缆各下挂4个编码器。这种Profibus-Dp通讯型编码器的优点在于位置测量精确度高，缺点在于通讯故障不容易排查，易引起长时间停机。举例说明：假设电气完好，Encoder3处出现通讯故障，技术人员无法立刻做出明确判断，其中可行的一种排查方法是先将Encoder4甩掉，将终端电阻插在Encoder3上，观察故障是否消失。如果故障仍存在，须将Encoder3甩掉，终端电阻插在Encoder2上，继续观察。在这里，甩掉Encoder3后，故障应该消失，因此可初步判断是Encoder3处有问题。
通过在两个ET200站中各增加两块SM338高速计数模板，将8个SSI编码器通过接线端子连接到模板上，每两个编码器共用一块模板。这样，当某一个或几个编码器出现故障时不会引起通讯报警，缩短了故障排查时间，大幅提高了生产效率。
3.2程序修改
在修改程序前，先修改硬件组态。
修改硬件组态时，在相应的ET200站的组态中分别添加两块SM338模板（型号要与现场硬件对应），自动为其分配地址。修改完成后，保存并编译下装。
硬件组态修改完毕，接下来完成程序修改。
在程序中，将八组拉出小车相应的通讯型编码器的FB块（如图3），替换为SSI编码器的FB块（如图4），并为SSI编码器分配地址。在图4中，我们为第一组拉出小车编码器分配的地址为PID544。二至八组编码器的地址分配与第一组类似。这样，当图4所示的编码器出现故障，会在程序中直接显示，并且硬件组态中有报警，一目了然。
4.应用效果
在实际应用中，与改型前相比，因通讯问题引起的故障次数大大降低，故障处理时间也明显缩短，有力地保证了生产的顺利运行。
参考文献：
[1]西门子工业网络通信指南（上） 崔坚 机械工业出版社 2005年01月
作者简介：
赵兴武（1984-），男，山东泰安人，助理工程师，研究方向：自动化控制与应用
[关键词]：拉出小车 Profibus-Dp通讯 SSI编码器
中图分类号：TH211+.4 文献标识码：TH 文章编号：1009-914X（2012）12- 0151 -01
1.前言
莱钢大H型钢生产线自动化控制系统，设计之初，硬件采用德国西门子公司的S7-400控制系统，软件使用PCS7，完成生产过程控制、数据采集、工艺显示、历史数据存储、故障报警等功能。建成之后，生产已经逐渐趋于稳定，但某些区域仍会频繁出现故障。随着经济发展的需要，H型钢市场的竞争愈演愈烈，为了提高莱钢的竞争优势，必须提高产量及质量，搶夺H型钢市场。冷床作为大H型钢生产线必不可少的组成部分，能否稳定运行直接关系到轧钢节奏，影响生产效率。在以往出现的故障中，通讯故障占有很大的比例。因此，必须通过改造，降低因通讯故障所引起的长时间停机，大幅提高生产效率。
2.工艺过程
2.1 Profibus简介：
Profibus是目前国际上通用的现场总线标准之一，以其独特的技术特点、开放的标准，已成为目前最重要的现场总线标准。莱钢大H型钢生产线采用的是Profibus -DP：用于现场层的高速数据传送。主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。总线循环时间必须要比主站（PLC）程序循环时间短。除周期性用户数据传输外，PROFIBUS-DP还提供智能化设备所需的非周期性通信以进行组态、诊断和报警处理。
2.2 工艺原理
拉出小车分为8组，1-4组是一直激活的，4-8组可以有选择地激活。每组小车都由PLC控制，由变频器单独驱动。拉出小车将链式冷床末端及存储区的轧件搬运到翻下装置进行翻钢，再将轧件搬运到冷床出口辊道，由冷床出口辊道将轧件送往矫直机进行矫直。在翻下装置的后方是8个激光测量仪，用来测量轧件的精确位置，当激光测量仪探测到轧件后，拉出小车开始启动，由原始位置低限位移动到轧件下方后升起（参考位置由激光测量仪提供），抬起轧件，然后整体向后同步移动，定位到翻下装置上方后，进行翻下 ，再向后传送，或直接定位到冷床出口辊道，小车下降放下轧件，再从底部回到链式冷床下。在这一过程中，编码器负责轧件位置的判断。
3. 方案的实现
对此8组拉出小车的控制，在生产之初是利用Profibus-Dp通讯型旋转编码器控制小车的定位。由于旋转编码器多，且是分成2组分别挂在2条Profibus电缆下进行通讯，当某一个编码器出现通讯故障时，故障排查不方便，导致故障时间较长，严重影响生产节奏。另一方面，拉出小车对位置控制精度要求不是特别高，因此我们把通讯型编码器更换为SSI编码器，用硬线通过接线端子直接连接到SM338高速计数模板，从根本上消除了通讯故障的出现，使问题的处理更加方便，极大的降低了故障时间。
3.1硬件改型
更改前线路走向，如图1所示。
由于现场环境恶劣且距离PLC室较远，为保证通讯质量，选用光纤连接S7-400PLC与现场ET200站，各ET200站之间的通讯也采用光纤连接。ET200站通过Profibus电缆各下挂4个编码器。这种Profibus-Dp通讯型编码器的优点在于位置测量精确度高，缺点在于通讯故障不容易排查，易引起长时间停机。举例说明：假设电气完好，Encoder3处出现通讯故障，技术人员无法立刻做出明确判断，其中可行的一种排查方法是先将Encoder4甩掉，将终端电阻插在Encoder3上，观察故障是否消失。如果故障仍存在，须将Encoder3甩掉，终端电阻插在Encoder2上，继续观察。在这里，甩掉Encoder3后，故障应该消失，因此可初步判断是Encoder3处有问题。
通过在两个ET200站中各增加两块SM338高速计数模板，将8个SSI编码器通过接线端子连接到模板上，每两个编码器共用一块模板。这样，当某一个或几个编码器出现故障时不会引起通讯报警，缩短了故障排查时间，大幅提高了生产效率。
3.2程序修改
在修改程序前，先修改硬件组态。
修改硬件组态时，在相应的ET200站的组态中分别添加两块SM338模板（型号要与现场硬件对应），自动为其分配地址。修改完成后，保存并编译下装。
硬件组态修改完毕，接下来完成程序修改。
在程序中，将八组拉出小车相应的通讯型编码器的FB块（如图3），替换为SSI编码器的FB块（如图4），并为SSI编码器分配地址。在图4中，我们为第一组拉出小车编码器分配的地址为PID544。二至八组编码器的地址分配与第一组类似。这样，当图4所示的编码器出现故障，会在程序中直接显示，并且硬件组态中有报警，一目了然。
4.应用效果
在实际应用中，与改型前相比，因通讯问题引起的故障次数大大降低，故障处理时间也明显缩短，有力地保证了生产的顺利运行。
参考文献：
[1]西门子工业网络通信指南（上） 崔坚 机械工业出版社 2005年01月
作者简介：
赵兴武（1984-），男，山东泰安人，助理工程师，研究方向：自动化控制与应用