论文-包钢轨梁厂冷床网络控制系统.doc

包钢轨梁厂冷床网络控制系统 作者姓名 （单位名称） 摘要：本文叙述了包钢轨梁厂万能轧机生产线百米钢轨冷床区的一级自动化总线控制系统，同时运用西门子PCS7 软件进行编程，重点介绍在S7-400PLC系统下网络组成，实现Profibus网络和Ethernet网络之间的信号交换。 关键词：Profibus；Ethernet；S7-400 PLC 1．引言 随着铁路高速化发展计划的日益推进，对钢轨质量和长度都提出了新的要求，为了适应市场的需求，2005年包钢（集团）公司开始筹建一条百米长尺钢轨加工生产线，该生产线于2006年6月正式投产。此条生产线全年生产重轨和型钢90万吨，生产线中引进了大量国内国外设备，自动化程度极高。新建轨梁厂生产线设有一级基础自动化控制系统和和二级计算机控制系统，其一级基础自动化控制系统分为步进梁式加热炉区,5机架轧机及其辅助设备,5机架液压润滑系统,百米冷床区,型钢加工线,重轨加工线等几部分,百米冷床区的设计要求是针对轧制出来的钢轨进行缓冷，同时在钢轨进入冷床时提前进行预弯，达到钢轨冷却温度后只有很少变形量。以便于后部钢轨矫直工序的处理，本文主要讲述其中百米钢轨冷床区PLC控制系统下的网络控制组成。 2．设备组成及控制和功能 2.1 主要设备及功能 整个百米冷床区域的主要设备有冷床输入辊道(用于将前部区域输送出的钢轨运送到冷床入口)，冷床入口带预弯功能的升降横移装置，（用于将冷床入口辊道上的钢轨按设定位置进行预弯后运送到冷床步进梁上），冷床步进梁（用于将钢轨按照工艺步距向冷床出口运送），冷床出口升降横移装置（用于将冷床步进梁上的钢轨从步进梁上移出，运送到冷床输出辊道），冷床输出辊道（用于将钢轨运送到后部的矫直区域）。各区域的控制在操作台上分为手动、半自动和自动三种控制模式，手动控制模式主要用于检修和处理事故时对各单体设备进行操作，此模式只有一些必须的联锁，在任何状况下手动模式是可以进行操作的。半自动控制模式主要为测试设备的自动状态做准备，在半自动模式下对入口和出口横移装置，步进梁进行一个自动循环的控制，此时的所有电气和机械联锁是有效的，自动控制模式主要用于生产线正常生产时整个区域的全自动化生产控制。如图1所示。 图1百米冷床区域主要设备分布图 2.2 设备控制系统 冷床设备的系统控制分为电气PLC控制、介质系统的液压控制以及网络通讯控制。电气PLC控制是以西门子S7-400PLC为主控系统，现场分布式站点为子站构成的主从控制系统，来实现对现场设备的控制。介质液压系统是主要是为现场的设备供油，实现设备的自动控制，网络通讯控制实现的是信号的传递和反馈功能，使各级设备数据共享，达到快速、准确的传递效果，本文重点介绍冷床设备的网络控制系统。 3． 网络控制系统 3.1 Industrial Ethernet网络硬件部分组成 百米钢轨冷床自动化控制系统有两条以太网光纤环网，这些光纤环网都是通过西门子工业以太网网络连接元件OSM连接。其中一条网络是将 PLC 的通讯模板CP443-1与主控室的工程师站、服务器进行连接的网络，另外一条网络是各个操作台上的操作员站（OS）与服务器和工程师站之间通过TCP/IP协议连成的网络，如图2主控室的工程师站装有windows XP系统和PCS7软件，用于对冷床自动化程序的编程调试、在线查找故障、维护和处理故障，带有Wincc人机接口画面对百米冷床所有设备具有显示、控制、报警、诊断、执行和通讯的作用。服务器用于采集各单体设备的过程数据并且对这些数据进行存储与处理，各操作台上的操作员可以方便快捷的对设备进行操作。同时服务器和二级计算机服务器进行数据交换，将生产过程中的钢轨进行实时跟踪。服务器将采集到的过程数据发送到各操作员站的客户机上[1]。 图2 Ethernet网络结构图 随着现代科技的发展壮大，跨网络通讯和全球通讯都基于TCP/IP协议，基于工业以太网，在整个冷床控制系统中运用Simatic Net创建了一个互联的完整网络系统。网络部件使用了OSM（光学交换模板），它确保了长距离的冗余、可靠和高速的数据传输（2个模块间最远达26公里）。冷床控制系统的以太网传输速率为100M波特率的快速以太网，发送信息显著加快，占用总线时间极短。同时消除冲突的全双工，通过开关将一个网络分成若干个段，降低了负载，因此几个帧可以作为一个整体在网络中同时进行发送，网络中的网络节点对信号传输速率有自动识别以及自动协商（快速以太网配置协议）功能。这些有利的因素使得在整个冷床自动化控制系统中的数据交换快速，响应时间短，操作员能准确快速的对设备进行操作，加快了生产速度，提高了钢轨的产量。 3.2 Profibus-DP网络硬件部分组成 现场总线（Prof