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摘要： 酒钢二高线是2002年投资建设的项目，控制系统主要配置为西门子设备。计算机系统为S7–400PLC、传动系统为6SE70系列，集卷区配置OP27操作面板，用于集卷板收集位置的选择、分离爪打开延时时间的设置、运卷小车收集散卷后停止位的定位、集卷板低速运行速度控制参数的设定等;在OP27操作面板进行用户程序编辑时，由于数据设置没有对输入数据的范围进行限制，通过面板输入超范围的控制参数，将会造成集卷板、运卷小车发生设备事故。
关键词： 集卷;西门子OP27控制板;技术改造;效果
工艺流程
酒钢二高线的集卷区包括斯太尔摩风冷辊道、集卷站、PF线、打包机、称重挂牌、卸卷站等设备，其中单体最复杂的就是集卷站的控制。集卷站包括集卷筒、双臂芯轴（包括内心轴）、布线器、分离爪、浮筒、集卷板、集卷板抱臂、运卷小车、小车抱臂等设备，其作用是将散卷收集成盘卷，并挂在PF线的C型勾上，然后由C型勾运往下一道工序。
集卷站工作过程：散卷进人集卷筒，当散卷堆积到设定高度时分离爪打开，散卷落在集卷板抱臂上;集卷板抱臂慢速下降，当散卷末端完全进入集卷筒后，延时0.5秒分离爪闭合。这时，集卷板抱臂开始快速下降，内心轴下降，浮筒落下。集卷板抱臂下降到低位后打开，打开到位后，双臂芯轴开始旋转，同时集卷板抱臂上升;芯轴旋转到位后，当集卷板抱臂已升到最高位时，内芯轴将浮筒升起，集卷板抱臂闭合。运卷小车从卸卷位行至PARK位等待，有盘卷的芯轴转至水平时，运卷小车从PARK位运行至芯轴位接卷，盘卷筐升到最高位，接住盘卷，接着小车抱臂闭合，扶住盘卷，运卷小车行至卸卷位置;小车抱臂打开，盘卷筐下降，完成一个循环。
系统组成
从工艺流程可以看出，集卷站的控制主要包括：分离爪的打开/闭合控制;双臂芯轴旋转控制;内芯轴升降的控制。集卷板抱臂开合和升降控制;运卷小车行走控制;集卷板抱臂升降控制;小车抱臂压紧装置的控制。
根据以上工艺要求，主要是逻辑和顺序控制，控制系统选用了西门子公司的S7–400PLC。还配置了两个ET-200远程站，用于联接操作台和现场操作箱上的操作信号，采集现场的检测信号。OP27通过与操作台之间建立通讯，实现对集卷站设备的控制。系统组成如图所示，所有控制信号、设备状态等信息通过PROFIBUS-DP网络与主站系统进行通信。
技术改造的必要性
集卷OP27操作面板用于集卷板收集位置的选择、分离爪打开延时时间的设置、运卷小车收集散卷后停止位的定位、集卷板低速运行速度控制参数的设定等。
如表1，岗位操作人员在OP27操作面板画面进行用户程序编辑时，由于数据设置没有对输入数据的范围进行限制，操作者通过面板可以输入任一数值，当输入数值超出控制参数范围，将会造成运卷小车故障跳闸、集卷板拉断链条、运卷小车脱离轨道的重大设备事故。此类事故投产以来已发生过5次，每次事故处理不仅耗时耗力，还要投入大量的设备费用，制约着产量和效益的提高。
例如：分离爪延时时间设定为60秒，当散卷末端完全进入集卷筒后，延时60秒后分离爪才会闭合，导致下一控制环节的动作延时。
技术改造步骤与方法
在集卷区控制程序中增加实数、整数类型数据的限定功能。通过对OP27操作面板输入控制参数的上下限予以限定，使参数超出有效值后，输入参数不能执行。限制前后的参数对比结果见表2所示。
通过对参数输入值的范围进行限定，达到控制输入值的目的，然后将从PLC中读到的OP27控制参数值连接至PDA数据采集与分析系统中，实现对控制参数的实时记录、监控，并分析存在的疏漏。表3为某次生产过程中的实际输入值。
对控制程序和WinCC用户程序进行优化，达到了控制人为事故发生的目的，通过PDA监控分析，建立较为完备的控制方案，为设备的预知维修提供技术支撑。下图为PDA监控记录。
效益计算
發生一次此类事故，造成的损失计算如下：
设备损坏后进行恢复的备件费用：轴承座（SN520）2套，需要0.028万元;编码器（ZE115M Art Nr.173–00001）一个，需要0.94万元，介质拖链（TL180-R350*9.36）一套，需要1.3万元，油管（32/4SA），需要0.078万元。合计备件损失为0.028+0.94+1.3+0.078=2.35万元。
设备修复将耗时3小时，其中人工费用：恢复集卷板链条需要钳工3人，其工时为3*3=9h;恢复运卷小车掉道和损坏的油管需要起重工1人，天车工1人，钳工3人，其工时为（1+1+3）*3=15h;恢复编码器和运卷小车损坏线路，需要电工3人，其工时为3*3=9h。每个人的工时价格按照68元/h计算，所有人员的工时费用合计为（9+15+9）*68=0.22万元。按照抢修1.5倍工时计算为0.22*1.5=0.33万元。
影响轧线3小时（180min）造成的高炉煤气和电耗损失为（5.4+95.94）*180=1.82万元。
影响轧线生产3小时产量按照当班生产HPB300 ∮8.0，班产量2400吨，损失的产量为2400/8*3=900吨，按照目前价格2000元/吨计算，其产量损失为900*2000=180万元。
因此，出现此类事故后，造成的直接损失为2.35+0.33+1.82=4.5万元，间接损失180万元，合计损失184.5万元。
结束语
操作人员在通过西门子OP27操作面板画面进行用户程序编辑时，由于没有对输入数据的范围进行限制，存在漏洞。当操作者通过面板误输入超范围的控制参数，将会造成重大设备事故，影响生产秩序。对输入参数进行限制后，杜绝了由人为误操作引起的重大设备及人生伤害事故发生的因素。建立了较为完备的生产控制方案，在生产中发挥了一定的作用，使操作者因误操作引起的重大设备事故为零。
关键词： 集卷;西门子OP27控制板;技术改造;效果
工艺流程
酒钢二高线的集卷区包括斯太尔摩风冷辊道、集卷站、PF线、打包机、称重挂牌、卸卷站等设备，其中单体最复杂的就是集卷站的控制。集卷站包括集卷筒、双臂芯轴（包括内心轴）、布线器、分离爪、浮筒、集卷板、集卷板抱臂、运卷小车、小车抱臂等设备，其作用是将散卷收集成盘卷，并挂在PF线的C型勾上，然后由C型勾运往下一道工序。
集卷站工作过程：散卷进人集卷筒，当散卷堆积到设定高度时分离爪打开，散卷落在集卷板抱臂上;集卷板抱臂慢速下降，当散卷末端完全进入集卷筒后，延时0.5秒分离爪闭合。这时，集卷板抱臂开始快速下降，内心轴下降，浮筒落下。集卷板抱臂下降到低位后打开，打开到位后，双臂芯轴开始旋转，同时集卷板抱臂上升;芯轴旋转到位后，当集卷板抱臂已升到最高位时，内芯轴将浮筒升起，集卷板抱臂闭合。运卷小车从卸卷位行至PARK位等待，有盘卷的芯轴转至水平时，运卷小车从PARK位运行至芯轴位接卷，盘卷筐升到最高位，接住盘卷，接着小车抱臂闭合，扶住盘卷，运卷小车行至卸卷位置;小车抱臂打开，盘卷筐下降，完成一个循环。
系统组成
从工艺流程可以看出，集卷站的控制主要包括：分离爪的打开/闭合控制;双臂芯轴旋转控制;内芯轴升降的控制。集卷板抱臂开合和升降控制;运卷小车行走控制;集卷板抱臂升降控制;小车抱臂压紧装置的控制。
根据以上工艺要求，主要是逻辑和顺序控制，控制系统选用了西门子公司的S7–400PLC。还配置了两个ET-200远程站，用于联接操作台和现场操作箱上的操作信号，采集现场的检测信号。OP27通过与操作台之间建立通讯，实现对集卷站设备的控制。系统组成如图所示，所有控制信号、设备状态等信息通过PROFIBUS-DP网络与主站系统进行通信。
技术改造的必要性
集卷OP27操作面板用于集卷板收集位置的选择、分离爪打开延时时间的设置、运卷小车收集散卷后停止位的定位、集卷板低速运行速度控制参数的设定等。
如表1，岗位操作人员在OP27操作面板画面进行用户程序编辑时，由于数据设置没有对输入数据的范围进行限制，操作者通过面板可以输入任一数值，当输入数值超出控制参数范围，将会造成运卷小车故障跳闸、集卷板拉断链条、运卷小车脱离轨道的重大设备事故。此类事故投产以来已发生过5次，每次事故处理不仅耗时耗力，还要投入大量的设备费用，制约着产量和效益的提高。
例如：分离爪延时时间设定为60秒，当散卷末端完全进入集卷筒后，延时60秒后分离爪才会闭合，导致下一控制环节的动作延时。
技术改造步骤与方法
在集卷区控制程序中增加实数、整数类型数据的限定功能。通过对OP27操作面板输入控制参数的上下限予以限定，使参数超出有效值后，输入参数不能执行。限制前后的参数对比结果见表2所示。
通过对参数输入值的范围进行限定，达到控制输入值的目的，然后将从PLC中读到的OP27控制参数值连接至PDA数据采集与分析系统中，实现对控制参数的实时记录、监控，并分析存在的疏漏。表3为某次生产过程中的实际输入值。
对控制程序和WinCC用户程序进行优化，达到了控制人为事故发生的目的，通过PDA监控分析，建立较为完备的控制方案，为设备的预知维修提供技术支撑。下图为PDA监控记录。
效益计算
發生一次此类事故，造成的损失计算如下：
设备损坏后进行恢复的备件费用：轴承座（SN520）2套，需要0.028万元;编码器（ZE115M Art Nr.173–00001）一个，需要0.94万元，介质拖链（TL180-R350*9.36）一套，需要1.3万元，油管（32/4SA），需要0.078万元。合计备件损失为0.028+0.94+1.3+0.078=2.35万元。
设备修复将耗时3小时，其中人工费用：恢复集卷板链条需要钳工3人，其工时为3*3=9h;恢复运卷小车掉道和损坏的油管需要起重工1人，天车工1人，钳工3人，其工时为（1+1+3）*3=15h;恢复编码器和运卷小车损坏线路，需要电工3人，其工时为3*3=9h。每个人的工时价格按照68元/h计算，所有人员的工时费用合计为（9+15+9）*68=0.22万元。按照抢修1.5倍工时计算为0.22*1.5=0.33万元。
影响轧线3小时（180min）造成的高炉煤气和电耗损失为（5.4+95.94）*180=1.82万元。
影响轧线生产3小时产量按照当班生产HPB300 ∮8.0，班产量2400吨，损失的产量为2400/8*3=900吨，按照目前价格2000元/吨计算，其产量损失为900*2000=180万元。
因此，出现此类事故后，造成的直接损失为2.35+0.33+1.82=4.5万元，间接损失180万元，合计损失184.5万元。
结束语
操作人员在通过西门子OP27操作面板画面进行用户程序编辑时，由于没有对输入数据的范围进行限制，存在漏洞。当操作者通过面板误输入超范围的控制参数，将会造成重大设备事故，影响生产秩序。对输入参数进行限制后，杜绝了由人为误操作引起的重大设备及人生伤害事故发生的因素。建立了较为完备的生产控制方案，在生产中发挥了一定的作用，使操作者因误操作引起的重大设备事故为零。