6ES7232-0HD22-0XA0参数设置
梅山热轧厂2 号加热炉是2002 年5 月热轧技改新上项目,采用了当时国内较为先进的技术。三电系统采用两级控制,即基础自动化级（L1 级）和过程自动化级（L2 级） 。过程自动化级为HP公司的AL PHA 机, 仪表为HONEYWELL 的DCS500 ,基础自动化级分为电气PLC 和仪表DCS 相对独立的两部分,电气PLC 采用美国GE公司的9070 PLC , 加热炉PLC 与粗轧PLC 之间经以太网以UDP/ IP （ EGD） 通讯协议通讯, DCS与PLC 及过程控制级之间经以太网以TCP/ IP通讯协议通讯。梅山热轧厂加热炉PLC 系统主要为加热炉实现自动化控制及管理,具有数据采集处理、调节与控制等基本功能的计算机自动化监控系统。
1 系统硬件配置
在硬件配置过程中需注意的是PROFIBUS 网卡的配置,梅山热轧厂加热炉PLC 中选配的是SST 5136 VME 卡。作为主站,将各从站（各传动装置） 通过PROFIBUS 连结起来,以实现PLC 同传动装置的通信。SST 5136 VME 卡运行前需将配置文件由编程器通过配置口下载至卡内FLASHROM 中。卡的配置文件可由SIEMENS 公司的COMPROFIBUS 组态软件根据现场实际所带的从站个数经配置生成。EGD 参数配置见图1。
2 软件框架（见图2）
由于系统采用了EGD 通信协议,将开发人员从以往的涉及通信所需的底层繁琐的编程任务中解脱出来,开发人员只需将需交换的信号定义好即可,其余由系统自动保证完成数据交换、通信,编程软件采用GE 公司的cont rol v2. 4 版。Cont rol 编程软件是在bbbbbbs 操作平台上运行的,具有操作方便、直观,界面友好等优点,可以使开发人员将精力集中在应用程序的开发上,从而缩短程序开发周期。
3 通信系统
系统采用模块化的具有多种通讯接口模式的可编程控制器（PLC） ,通过模拟量模块、数字量模块和数据接口模块连接各种设备。通过通讯模块和过程计算机控制系统连接,一级机采用两套GE 9070 PLC 分别对加热炉本体和加热炉炉前、炉后辊道进行控制。其中本体PLC 包括加热炉进炉侧和出炉侧炉门的控制,步进梁液压站的控制以及推钢机和抽钢机液压站的控制。PLC 和远程I/ O 站之间采用Genius 网络联接,另通过第三方VME 卡件实现Profibus 总线和传动系统的连接。从而实现对系统的集中监测和自动化运行控制。
L1 与L2 之间通过以太网连接,用GE 公司开发的PLC 进行通讯,两套9070 PLC 之间也通过以太网连接采用EGD 通信。该方式允许一台设备作为“产出方（ PRODUCER） ”通过“交换（ EXCHAN GE） ”共享其部分内存给一个或多个“需求方（CONSUMER） ”。系统通过配置“产出方号（ PRODUCER ID）”“, 交换号（ EXCHAN GEID）”“, 需求方号（CONSUMER ID）”和执行周期来实现两台设备间的通讯。如需实现和原有设备的数据共享,需再配置“组号（ GROUP ID） ”来完成。该方式中“产出方（ PRODUCER） ”发送数据和“需求方（ CONSUMER） ”接受数据是不同步的。故该方式适用于有规律的周期性的数据传送。系统支持多255 个“ 交换（ EX2CHAN GE） ”,每个“交换（ EXCHAN GE） ”长1 400个字节。采用该方式在负荷不大的情况下通信效率要高于基于TCP/ IP 连接的COM2MREQ 指令方式。两套9070 PLC 与操作台上用于操作画面显示的工控机之间通过以太网连接采用TCP/ IP 协议进行通讯。
4 工艺流程
2 号加热炉上料辊道共分8 段,编号为Z1～Z8 。其中Z2 辊道完成板坯的测长及称重,Z4 、Z5为2 号加热炉的推钢定位辊道,Z7 、Z8 为1 号加热炉的推钢定位辊道,当板坯被吊到Z1 辊道上,冷金属检测器检测到有钢,即启动Z1 辊道,板坯被送至Z2 辊道上定位,在此过程中完成板坯的长度测量,当板坯在Z2 辊道上定位完毕,将进行板坯的称重,同时将板坯流水号发送至L2 ,L2 收到信号后将对加热炉进行设定,将设定数据下放,操作工将实测数据同L2 设定值进行比较,若在允许误差范围内,则手动确认,使板坯合法化,同时生成跟踪信号。在自动方式下,根据板坯的入炉号,调用相应的子程序,将板坯输送至相应的加热炉前进行定位,定位完毕,L1 将信号发送至L2 ,L2 下发推钢设定,L1 根据推钢设定将板坯推送到加热炉内加热,装料结束。步进式加热炉当板坯向前移动时,半周期停在固定梁上,半周期停在步进梁上。板坯不向前运动时,步进机构在垂直方向做踏步动作,使板坯不断地交替接触位置,当板坯由步进梁运送至出料端,出料端的激光检测器检测到板坯时,步进梁停止动作,L1 将激光检测器及步进梁动作停止信号发送给L2 ,同时计算板坯移出量,L2 下发抽钢设定,L1 根据抽钢设定,完成自动抽钢过程,将板坯抽出放炉前辊道上,由炉前辊道把板坯送往轧线进行轧制。
5 应用实例
板坯在2 号炉炉前辊道Z4 、Z5 上自动定位过程,辊道示意见图3 。
以短坯定位在Z5 上为例,板坯从Z1 上被运送到Z2 上,经过测长、称重,由操作工手动确认后,如果Z3 、Z4 、Z5 上没有其他板坯, Z3 、Z4 、Z5将以50 %的给定速度运转,把板坯往Z4 、Z5 上送。当板坯头部经过CMD12 时,PG清零同时开始计数。
当板坯根据定位速度曲线图（见图4） 到达B点时,辊道按既定的斜坡降速至12 %的给定速度,并保持此速度。当板坯行至C 点时,辊道速度按既定的斜坡降至5 %的给定速度,并根据计算好的期望停车距离将速度降为0 ,停车,发封锁命令,同时将抱闸抱住,从而完成板坯的自动定位控制。程序中梯形图见图5。
6 结语
通过生产检验,两年多来,梅山热轧板厂2 号加热炉PLC 运行稳定性好,可靠性高,使用方便、灵活,故障率低,在以后的设备改造中,将依照2号炉的模式,陆续改造和新建1 号炉和3 号炉。 FY113回收机是在引进ITM公司DEPLPHI400技术基础上，转化设计的国产化设备．该设备能实现卷包设备产生的不合格烟支或跑条烟进行烟丝回收利用，其加工处理能力为40kg/h．考虑到该设备与上下游机连接与配置较为灵活，与FY113配套的喂料机、压纸机、除尘器、拆包机等可能是第三方提供的设备，这对系统在用户处调试提出了较高的要求．为解决此问题，系统程序设计需在原有系统方案上进行改进，采取模块化、结构化处理方式[1] ，以增强设备控制程序功能上的独立性及程序接口的通用性，减少现场代码修改工作量，方便程序调试．
1 烟丝回收系统工作原理及工艺流程分析
废烟支中烟丝的加工回收按工艺流程可分为5部分[2] ：烟支喂料、排序、剖切、开松、分离输送、除尘部分．喂料部分将废品烟支送入喂料机料斗中，通过陡角提升带将废烟支提升落入排序装置，排序装置将输送过来的杂乱无序的烟支进行纵向排列，以确保烟支顺利进入剖切装置．剖切装置上方的旋转切刀将排序过的烟支纵向打孔剖开．松开装置是将剖切过的烟支进一步疏松，分离输送装置将剖切装置剖开掉落的烟丝直接从剖切轮送到分离输送装置的一级分离振筛上，又将经过开松装置处理的烟丝混合物由二级分离振筛输送到送丝皮带上．此时烟纸和滤嘴则经过二级分离振筛输送，落到烟纸收集箱，烟末及烟灰进入烟末集中箱，烟丝则可以通过下游机送丝带进入烟丝供丝料仓中完成烟丝循环再利用．为减轻设备操作劳动强度，用户可以自行配置专用的物流小车进行烟支的喂料，经回收机处理过的烟纸和滤嘴可以配置压纸机统一回收处理，对包装机引起的废烟也可以配置拆包机进行处理，减少废烟包人工拆散工作量，对回收机除尘部分用户也可以选择集中除尘或独立除尘.
2 西门子STEP7 S7-300/400系统程序组织块特点[3]
西门子STEP7支持及提供的块有OB（组织块）、FC（功能）、FB（功能块）、DB（数据块）、系统功能及功能块（SFC/SFB）等，用户做的主要工作是根据设备工艺特点把系统控制任务合理地划分不同功能和功能块．用户不需要设计操作系统调用程序、系统循环扫描监控出错等额外程序，但这些系统都能提供接口做到对用户透明，尽量减轻用户编程负担这为系统PLC程序的设计实现模块化、结构化处理提供很大的支持及系统优势．
3 烟丝收回控制系统任务功能及模块划分
实现以上工艺流程需求，可以把程序处理任务进行以下划分（图1）：
3.1 系统中起执行作用的控制对象
控制系统中控制对象主要是设备执行元件，通过以上分析不难发现系统控制对象就是指各个工序电机．而每一道工序都有属于自己动作和当前工况状态，即工序对象的行为和属性．在程序处理上把系统中所有工序电机的语句抽象提取出来，归纳控制属性、工位属性、状态属性、故障显示属性等，列出执行元件属性表，把这些属性封装成通用的功能块FB来满足设备上所有所用工序电机的控制要求．详细分析如下：要做成设备通用的功能模块，首先须提取设备上每一道工序相同的控制对象．在烟丝回收系统中根据物料的流动顺序即从一个工序输送到下一个工序，每工序都只有一个控制对象电机．工序电机的控制，是通过程序输出接触器信号来启动电机运转．通常电机基本控制模式有两种：自动模式和手动模式．在手动调试模式下，工序电机的启动首先必须通过触摸屏进行选取，再由触摸屏上的软件按钮触发，分为手动启动，手动停止、全部停止；而在自动控制模式下，这任务由启动程序来完成．在实际生产现场给出电机状态信号和电机故障信息指示，能极大地减少设备维护的工作量．因此把电机运行状态、电机故障指示也作为建立该功能模块的输出．包括模式选择、模式工位指示、对象功能测试按钮、电机故障显示、电机状态显示．形成输出执行元件属性表1．再针对具体每个工序电机，分配相应的背景数据DB，记录当前特定控制工序电机的相应特征属性，以实现相应功能在STEP7程序中的调用[4] ． 
3.2 系统中起工艺工序流程传递的功能划分与组织
3.2.1启停控制程序
该设备启动时应按序依次启动，先启动除尘电机→输送带电机→开松装置电机→分离振筛电机→切刀电机→剖切轮电机→排序振筛电机→后启动喂料部分供料电机；停车时应该先停止喂料部分，后才能停止分离振筛．程序上这样设计是为了尽量减少对来料的浪费．同样原因，除开有立即停机外，停机程序延时也按工艺固有顺序将废烟支按一定的次序撤出，尽量将分离的烟丝输送出来，工序之间的投入通过程序延时进行传递．如图2所示．
3.2.2 工艺配方处理程序
对FY113喂料部分、切刀装置、开松装置工艺配方的管理，程序上采取牌号处理方式．在HMI触摸屏上建立20个牌号管理空间，支持牌号编辑、牌号选择、当前牌号读写等功能．根据模块化编程的特点，同样是采取功能块编程方式来处理，首先程序上开辟20个牌号的数据管理区DB（1～20），定义功能块相关输入参数：牌号读数据区编号、牌号写数据区编号、数据区长度、牌号源信息、牌号目标信息．采取地址指针方式读写所要管理的牌号，这样大大简化程序繁杂度，提高程序的可读性．
3.2.3 堵塞保护处理程序
对回收机切刀装置、开松装置高速旋转运动部件进行保护，利用运动部件产生的高频信号进行计数[5] ，低于程序设定值来判定该装置是否堵塞，防止损坏高速旋转的运动部件．
3.2.4 设备操作管理权限处理程序
对设备供应商、设备管理员、设备操作员分别分配不同操作使用权限，主要对特殊工艺配方进行管理及系统异常情况下系统参数的保护与恢复．
4 总结
采用模块化方式进行编程，可以大大减少程序编辑量，缩短程序开发时间，降低编程误操作发生率，在设备功能扩展的时候，也只要针对性地修改相应功能块，而无需大范围的调整程序结构，提高了程序的移植性与重用性，这给控制系统程序的调试与管理带来不少方便，极大地缩短了产品的开发时间．
一、海为PLC——与时间相关的系统资源
1、定时器：时基分为10ms、100ms、1s，对每个定时器时基可以任意指定其中一种
2、系统实时时钟：实时时钟存储在SV12-SV18共7个寄存器中
SV12：表示年（0-99）
SV13：表示月（1-12）
SV14：表示日（1-31）
SV15：表示时（0-23）
SV16：表示分（0-59）
SV17：表示秒（0-59）
SV18：表示星期（1-7）
3、系统脉冲：
SM3：10ms方波脉冲，5ms ON / 5ms OFF
SM4：100ms方波脉冲，50ms ON / 50ms OFF
SM5：1s方波脉冲，500ms ON / 500ms OFF
4、海为PLC独有的16us精度系统时间：
SV49-SV50：32位寄存器，SV49-SV50为系统时间（单位16us）, 系统自动循环计数, 当计数到大值2147483647时归0不断循环计数
二、没有1ms定时器能够实现毫秒级控制吗?
利用16us精度系统时间完全能够实现毫秒级控制，本文例子实现一个12ms ON / 88ms OFF的脉冲。精度误差同普通定时器一样大误差一个扫描周期，如下图：
12ms = 12000us = 750（16us），存放放在V2000-V2001中
88ms = 88000us = 5500（16us），存放放在V2002-V2003中
建立一个名称为“时间间隔初始值”的初始寄存器值表，将ON时间设定为750和OFF时间设定为5500（当然也可以不建立该表而选择在程序中初始化V2000-V2001及 V2002-V2003的值），如下图：
三、实现程序如下：
本程序扫描周期0.3ms，既误差0.3ms，如下图：
