鍍鋅生產(chǎn)線入口段電控系統(tǒng)控制技術(shù)應(yīng)用研究

于振寧

（本鋼板材股份有限公司冷軋廠，遼寧　本溪　117000）

鍍鋅生產(chǎn)線入口段電控系統(tǒng)控制技術(shù)應(yīng)用研究

于振寧

（本鋼板材股份有限公司冷軋廠，遼寧本溪117000）

本鋼冷軋廠通過(guò)對(duì)一鍍鋅入口電控系統(tǒng)進(jìn)行改造，有效提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度及提高成材率，使各項(xiàng)控制指標(biāo)達(dá)到國(guó)內(nèi)的先進(jìn)指標(biāo)，在提高一鍍鋅機(jī)組生產(chǎn)率的同時(shí)，提高了裝備水平，提升了產(chǎn)品質(zhì)量，提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。文章對(duì)一鍍鋅入口電控系統(tǒng)控制技術(shù)改造進(jìn)行了分析探討。

鍍鋅入口；電控系統(tǒng)；控制技術(shù)

1　概述

在當(dāng)前鋼鐵市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈的條件下，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的同時(shí)降低生產(chǎn)成本是生產(chǎn)企業(yè)需要重點(diǎn)研究的工作。對(duì)于冷軋廠1#鍍鋅線來(lái)說(shuō)，出現(xiàn)了國(guó)內(nèi)、國(guó)際市場(chǎng)對(duì)有鋅花產(chǎn)品的需求反彈的現(xiàn)象，另一方面電氣設(shè)備裝備老化現(xiàn)象嚴(yán)重制約了產(chǎn)品的生產(chǎn)，而且近幾年來(lái)兩者的矛盾逐漸凸顯。同時(shí)，針對(duì)集團(tuán)公司提出信息化建設(shè)的要求，主要生產(chǎn)機(jī)組逐步推進(jìn)信息化建設(shè)，1996年投產(chǎn)的一鍍鋅機(jī)組不具備信息化建設(shè)的基本條件。以上兩點(diǎn)客觀上要求對(duì)生產(chǎn)17年的機(jī)組進(jìn)行設(shè)備的更新改造，來(lái)解決市場(chǎng)需求與設(shè)備老化之間的矛盾，同時(shí)解決信息化建設(shè)問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)信息化建設(shè)，決定對(duì)一鍍鋅入口電控及退火爐儀控系統(tǒng)升級(jí)改造，改造范圍是入口段可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）控制系統(tǒng)、傳動(dòng)控制系統(tǒng)、退火爐儀表控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)一二級(jí)系統(tǒng)等。在整個(gè)改造項(xiàng)目中，新型控制技術(shù)得到充分應(yīng)用，解決了AUI接口與RJ45接口的轉(zhuǎn)換，屬于國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。不但起到了提高裝備水平的目的，而且為未來(lái)信息化建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2　技術(shù)背景

由于此次改造主要涉及入口段自動(dòng)化設(shè)備、退火爐PLC、計(jì)算機(jī)3部分，其他工藝段、出口段沒有改造，因此網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜，存在新舊系統(tǒng)之間的通訊問(wèn)題。如果新舊系統(tǒng)之間的通訊不能解決，那么改造將無(wú)法推進(jìn)。針對(duì)新系統(tǒng)采用的工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)與利舊系統(tǒng)的H1網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的不同與兼容問(wèn)題，在改造準(zhǔn)備階段對(duì)整體自動(dòng)化結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)地研究并測(cè)試，并最終使用，取得了較好的效果。

3　SINEC H1網(wǎng)與Ethernet網(wǎng)的轉(zhuǎn)換技術(shù)

3.1SINEC H1網(wǎng)與Ethernet網(wǎng)的通訊轉(zhuǎn)換的技術(shù)難點(diǎn)

由于此次改造只涉及入口段和退火爐，工藝段、出口段依然保留，因此原S5 PLC與S7 PLC的通訊問(wèn)題是此次改造首先要面對(duì)的難題，在國(guó)內(nèi)沒有應(yīng)用的先例。原S5PLC之間采用CP143網(wǎng)卡進(jìn)行互相通訊，新設(shè)計(jì)的S7PLC采用CP443網(wǎng)卡進(jìn)行通訊，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的技術(shù)時(shí)間相差15年。原S5PLC之間的通訊網(wǎng)絡(luò)為SINEC H1網(wǎng)，新S7PLC之間的通訊網(wǎng)絡(luò)為Ethernet網(wǎng)，要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)通訊，必須解決這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)化問(wèn)題。

S I N E C H 1網(wǎng)采用與粗同軸電纜連接的接口（Attachment Unit Interface，AUI）通訊方式，AUI接口專門用于連接粗同軸電纜，早期的網(wǎng)卡上采用該接口與集線器、交換機(jī)相連組成網(wǎng)絡(luò)。AUI接口是一種“D”型15針接口，在令牌環(huán)網(wǎng)或總線型網(wǎng)絡(luò)中使用。

Ethernet網(wǎng)采用RJ45通訊方式，這種接口是現(xiàn)在最常見的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口，俗稱“水晶頭”，專業(yè)術(shù)語(yǔ)為RJ-45連接器，屬于雙絞線以太網(wǎng)接口類型。RJ-45插頭只能沿固定方向插入，設(shè)有一個(gè)塑料彈片與RJ-45插槽卡住以防止脫落。這種接口在10Base-T以太網(wǎng)、100Base-TX以太網(wǎng)、1000Base-TX以太網(wǎng)中都可以使用，傳輸介質(zhì)都是雙絞線。

3.2AUI接口與RJ45接口轉(zhuǎn)換的硬件解決措施

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的仔細(xì)研究，終于找到了AUI與RJ45的轉(zhuǎn)換器，型號(hào)為HP-853，一端與AUI接口相連，另一端與以太網(wǎng)相連，可以是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的實(shí)際應(yīng)用，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，可以滿足控制需要。

HP-853設(shè)計(jì)用來(lái)連接兩個(gè)以太網(wǎng)的轉(zhuǎn)換設(shè)備，HP-853體積小，一端通過(guò)AUI端口直接與原S5PLC的CP143通訊卡連接，另一端通過(guò)RJ45端口的網(wǎng)線直接與新S7PLC的通訊卡連接，完成物理鏈路的連接。HP-853完全符合IEEE802.3中10BASE-T規(guī)范和保證了靈活性，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)通訊。

HP-853具有信號(hào)質(zhì)量錯(cuò)誤（Supplier Quality Engineer，SQE）測(cè)試開關(guān)，當(dāng)打開SQE測(cè)試功能，收發(fā)信機(jī)的每個(gè)數(shù)據(jù)包的傳輸之后，產(chǎn)生一個(gè)測(cè)試信號(hào)，即檢查HP-853和附連到收發(fā)器的AUI端口的設(shè)備之間的碰撞電路和路徑。

當(dāng)“Power”指示燈變綠色時(shí)，說(shuō)明該轉(zhuǎn)換器通過(guò)AUI端口與CP143建立了連接并獲取了電源，如果不亮，說(shuō)明沒有從CP143獲取電源或HP-853內(nèi)部電源模塊損壞。

當(dāng)“Link”指示燈變綠色時(shí)，說(shuō)明通過(guò)轉(zhuǎn)化器已經(jīng)在CP143與RJ45之間建立起通訊鏈接，保持常亮狀態(tài)，說(shuō)明鏈路正常。如果該指示燈定期連續(xù)閃斷，說(shuō)明接收端的雙絞線線序反相，該轉(zhuǎn)化卡具備自動(dòng)換相功能，并保持正確的鏈接。如果超過(guò)20ms沒有發(fā)送數(shù)據(jù)，該轉(zhuǎn)換器將向雙絞線鏈路發(fā)送100ns的正向測(cè)試脈沖，HP-853接收該測(cè)試脈沖并檢查波特率、極性和波形。如果未收到測(cè)試脈沖或不正確，HP-853進(jìn)入鏈路故障狀態(tài)并綠色指示燈變滅。該轉(zhuǎn)化卡直到接收到了正確的測(cè)試脈沖才開始實(shí)施收發(fā)數(shù)據(jù)。

當(dāng)“Col”指示燈變紅色時(shí)，說(shuō)明HP-853轉(zhuǎn)換器檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)上的沖突，當(dāng)頻率增加時(shí)，說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)上的沖突也增加。

3.3CP143與CP443之間通過(guò)HP-853的軟件解決措施

在改造實(shí)施前，通過(guò)建立模擬通訊網(wǎng)絡(luò)，對(duì)HP-853進(jìn)行了測(cè)試，經(jīng)過(guò)一個(gè)月的不間斷測(cè)試，通訊正常。

3.4CP143與CP443之間通過(guò)HP-853的通訊實(shí)現(xiàn)形式

下面以入口S7 PLC與焊機(jī)S5 PLC之間的通訊為例，進(jìn)行通訊介紹。

（1）建立S7 PLC與S5 PLC之間的網(wǎng)絡(luò)鏈接，并設(shè)置相關(guān)地址。

（2）建立入口S7 PLC與焊機(jī)S5 PLC之間的通訊程序，定修通訊DB塊，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的調(diào)用。

4　改造前后故障時(shí)間及故障次數(shù)對(duì)比情況（見表1）

表1 改造前后故障時(shí)間及故障次數(shù)對(duì)比

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況，表明設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。

5　設(shè)備運(yùn)行中遇到的問(wèn)題及改進(jìn)措施

入口段投入運(yùn)行后，入口自動(dòng)送帶頭到焊機(jī)存在定位不準(zhǔn)的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的仔細(xì)觀察，帶頭自動(dòng)送到焊機(jī)時(shí)比理想中長(zhǎng)10cm左右，而且均集中在2#開卷機(jī)送帶頭時(shí)定位長(zhǎng)。針對(duì)該問(wèn)題，技術(shù)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行了排查，未發(fā)現(xiàn)異常。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)械傳送設(shè)備的輥徑、表面粗糙度等進(jìn)行了測(cè)量，均在允許的公差范圍內(nèi)。之后，技術(shù)人員對(duì)1#開卷機(jī)及2#開卷機(jī)之間送帶頭的程序進(jìn)行了比較分析，發(fā)現(xiàn)了其中的問(wèn)題所在。2#開卷機(jī)在送帶頭開始時(shí)程序使用30m的速度，當(dāng)帶頭到焊機(jī)頭部時(shí)，程序使用15m的速度。1#開卷機(jī)使用了變化的速度，在30m向15m轉(zhuǎn)換過(guò)程中通過(guò)積分計(jì)算實(shí)際長(zhǎng)度，計(jì)算較準(zhǔn)確。而2#開卷機(jī)使用了恒定的15m進(jìn)行計(jì)算，程序計(jì)算的距離較小，系統(tǒng)自動(dòng)還要向前送帶鋼補(bǔ)充不足，但實(shí)際中已經(jīng)較長(zhǎng)了。分析透徹后利用定修時(shí)間將2#開卷機(jī)的送帶頭的程序進(jìn)行修改，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的確認(rèn)，定位準(zhǔn)確，滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。

6　結(jié)語(yǔ)

對(duì)于一鍍鋅西門子S5PLC系統(tǒng)的升級(jí)改造，通過(guò)高性能的HP-853轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)了S5與S7 PLC之間的通訊，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試通訊速率穩(wěn)定，通訊測(cè)試的信號(hào)電壓在5～6V之間符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，改造后相關(guān)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，滿足了現(xiàn)場(chǎng)的需要。

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Study on the application of electronic control technology in the entrance section of zinc plating production line

Yu Zhenning
（Benxi Steel Plate Cold Rolling Plant Co.， Ltd.， Benxi 117000， China）

Through the reconstruction of a galvanized entrance control system， the steel plate cold rolling plant improved labor productivity， reduced labor intensity and improved the yield， made the control indicators have reached the advanced domestic index. While improving the productivity in a galvanizing line， it also improved the level of equipment， product quality， and the competitiveness of enterprises. This paper analyzes the transformation of control technology of a galvanized entrance electronic control system.

galvanized inlet； electric control system； control technology

于振寧（1979— ），男，遼寧營(yíng)口，本科，工程師；研究方向：電氣自動(dòng)化控制。