PLC和組態軟件在冶金活套控制中的應用
摘 要：活套控制是一種目前在高線軋制控制中應用較為廣泛且較為重要的控制手段。文章重點介紹某中薄板軋制控制系統中自動活套控制系統的PLC系統構成及組態畫面，以幫助解決現場實際應用中遇到的問題。
關鍵詞： PLC 組態軟件 活套控制
1 引 言
在高線連軋系統中，由于是連續軋制，且軋制速度較高，相鄰機架間物料所受的張力必須得到有效的控制，以保證軋制過程的順利進行以及得到較好的產品尺寸。而活套控制是一種目前在高線軋制控制中應用較為廣泛且較為重要的控制手段。文章重點介紹某中薄板軋制控制系統中自動活套控制系統的PLC系統構成及組態畫面，以幫助解決現場實際應用中遇到的問題。
可編程控制器（PLC）是近20年發展起來的新一代工業控制裝置，其最初是為了取代繼電器控制系統而發明，多用順序邏輯控制中，如：活套控制、高爐上料、電梯控制、貨物存取等；隨著PLC技術的不斷發展，現已能實現對模擬量的控制，應用于各種閉環過程控制中及構成DCS 。美國AB公司是一家世界領先的PLC制造廠家，生產MicroLogix、SLC 500、PLC5、ControlLogix等多種型號、不同檔次的產品，有較高的市場占有率。SLC 500可編程控制器是其生產的一個不斷完善的中小型可編程控制器系列，具有功能強大、處理快速的處理器，較大的存儲容量（最多可達64K字）和豐富的指令集，能實現多種控制任務；同時處理器自帶多種類型的通訊接口：RS-232、DH-485、DH+、Ethernet，可實現遠程控制及與上位機的遠程通訊；深受工業控制領域的青睞。
2 系統原理
該活套控制系統主要由人機接口HMI監控、PLC過程控制以及AB變頻器組三個部分構成，如圖1所示。上位機RSVIEW組態軟件主要用于系統的監控及動畫顯示；1756－L63完成邏輯控制及對變頻器組的活套計算。
在1756 PLC中主要是進行各個活套之間的計算，圖2所示為以某一活套的具體控制原理。其中：
（1）活套角度（A）：來自活套位置傳感器（0-50°）;
（2）平衡力函數： 為COS（A）×10;
（3）張力函數： 為33×（（SIN（1.4×A）-SIN（0.64×A）-0.107）;
（4）平衡力設定值：來自手動或自動設定值[100%相當于：7.8×最大厚度×最大寬度× 機架間距>;
（5）張力設定值：來自手動或自動設定值[100%相當于：最大單位面積張力×最大厚度×最大寬度>;
（6）平衡力系數：使平衡力分量在活套角度（A）= 0度時, 平衡力設定值=100%時,電機轉矩為.427（Kg.m）,相當于電樞電流117%;
（7） 張力系數：使張力分量在活套角度（A）= 50度時, 張力設定值=100%時，電機轉矩為765 （Kg.m）,相當于電樞電流210%;
（8）加法器：把平衡力分量和張力分量相加;
（9）限幅器：限制最大電樞電流為200%;
（10）活套臂平衡力：在平衡力設定值=0, 張力設定值=0時改變活套臂平衡力使活套臂平衡。
3 RSVIEW畫面組態
RSView是RockWell SoftWare公司的組態軟件，它提供集成的、組態化的人機接口，廣泛的用來監視和控制自動化設備和過程。它除了可以方便的與ALLEN -BRADLEY PLC進行無縫的結合應用，也可以通過使用OPC的通訊方式與其它公司的設備進行連接。而ODBC（Open Database Connectivity開放式數據庫互連）則是由微軟推出的工業標準，一種開放的獨立于廠商的API應用程序接口，可以跨平臺訪問各種個人計算機、小型機以及主機系統。ODBC作為一個工業標準，絕大多數數據庫廠商都為自己的產品提供了ODBC接口或提供了ODBC支持，這其中就包括常用的SQL SERVER、ORACLE、INFORMIX等。
本系統中活套設定畫面采用RSVIEW編寫，其中主畫面如圖3所示。
本畫面主要包括四個部分：
?。?）活套運行方式選擇，點擊L1～L6切換狀態（AUTO、SEMI、MAN、STOP），選擇AUTO時表示活套張力平衡重由上位機設定（上位機投入時）；若沒有上位機設定時各活套必須選擇為SEMI（半自動設定）方式，選擇MAN方式表示僅在停車時靠手動起套，啟車后不自動起套（不推薦使用），選擇STOP時表示本活套不起套（相應的，本活套的套高閉環也不會投入）。
?。?）套高設定區：第一行為設定值輸入,設定值為活套要求高度（角度）,每次輸入后按回車鍵（Enter）確認,都設定完畢后請按畫面上確定按鈕.然后看第二行設定反饋值是否已經顯示為要求值,如果不是,請重新在第一行設定并按確定按鈕.第三行為當前活套高度反饋值顯示，與其他畫面同。
?。?）張力平衡重設定區：由于張力平衡重是靠帶鋼厚度寬度張力值等計算得來的,所以每次換規格都要進行重新設定 L1～L6對應的分別是出口厚度分別是F1～F6的出口厚度,輸入厚度單位為10um，比如F1出口厚度為16.4，請輸入1640。輸入后請按回車確認。帶鋼寬度單位為0.1mm，比如軋450mm寬的帶鋼，請輸入4500。輸入后按回車確認。帶鋼張力設定值單位為0.1Mp，比如3.0Mpa，請輸入30，輸入后按回車確認。平衡力設定（%）及張力設定（%）為程序中經過運算所得出的平衡立及張力百分比。
?。?）畫面的最后兩行是起套瞬間電流限幅（一般可不必更改，但必須保證同本畫面上所給數值接近）和由張力平衡重給定計算出的電流限幅給定值，不可更改。
?。?）畫面切換區，功能同其它畫面。
4 結束語
在本系統中，制作監控系統的關鍵是設置與PLC的通信和建立數據庫，RSView提供的OPC通信設置十分方便易行，PLC數據庫導入功能，大大減小了建庫的工作量，足見該軟件的實用性。而對PLC控制算法而言，了解活套工藝是必不可少的。
參考文獻
[1>李方園.變頻器行業應用實踐.北京:電力出版社,2006
[2>ROCKWELL公司.1756用戶手冊.2006年.美國
[3>李方園.變頻器自動化工程實踐.北京:電子工業出版社,2007
關鍵詞： PLC 組態軟件 活套控制
1 引 言
在高線連軋系統中，由于是連續軋制，且軋制速度較高，相鄰機架間物料所受的張力必須得到有效的控制，以保證軋制過程的順利進行以及得到較好的產品尺寸。而活套控制是一種目前在高線軋制控制中應用較為廣泛且較為重要的控制手段。文章重點介紹某中薄板軋制控制系統中自動活套控制系統的PLC系統構成及組態畫面，以幫助解決現場實際應用中遇到的問題。
可編程控制器（PLC）是近20年發展起來的新一代工業控制裝置，其最初是為了取代繼電器控制系統而發明，多用順序邏輯控制中，如：活套控制、高爐上料、電梯控制、貨物存取等；隨著PLC技術的不斷發展，現已能實現對模擬量的控制，應用于各種閉環過程控制中及構成DCS 。美國AB公司是一家世界領先的PLC制造廠家，生產MicroLogix、SLC 500、PLC5、ControlLogix等多種型號、不同檔次的產品，有較高的市場占有率。SLC 500可編程控制器是其生產的一個不斷完善的中小型可編程控制器系列，具有功能強大、處理快速的處理器，較大的存儲容量（最多可達64K字）和豐富的指令集，能實現多種控制任務；同時處理器自帶多種類型的通訊接口：RS-232、DH-485、DH+、Ethernet，可實現遠程控制及與上位機的遠程通訊；深受工業控制領域的青睞。
2 系統原理
該活套控制系統主要由人機接口HMI監控、PLC過程控制以及AB變頻器組三個部分構成，如圖1所示。上位機RSVIEW組態軟件主要用于系統的監控及動畫顯示；1756－L63完成邏輯控制及對變頻器組的活套計算。
圖1 系統原理
在1756 PLC中主要是進行各個活套之間的計算，圖2所示為以某一活套的具體控制原理。其中：
（1）活套角度（A）：來自活套位置傳感器（0-50°）;
（2）平衡力函數： 為COS（A）×10;
（3）張力函數： 為33×（（SIN（1.4×A）-SIN（0.64×A）-0.107）;
（4）平衡力設定值：來自手動或自動設定值[100%相當于：7.8×最大厚度×最大寬度× 機架間距>;
（5）張力設定值：來自手動或自動設定值[100%相當于：最大單位面積張力×最大厚度×最大寬度>;
（6）平衡力系數：使平衡力分量在活套角度（A）= 0度時, 平衡力設定值=100%時,電機轉矩為.427（Kg.m）,相當于電樞電流117%;
（7） 張力系數：使張力分量在活套角度（A）= 50度時, 張力設定值=100%時，電機轉矩為765 （Kg.m）,相當于電樞電流210%;
（8）加法器：把平衡力分量和張力分量相加;
（9）限幅器：限制最大電樞電流為200%;
（10）活套臂平衡力：在平衡力設定值=0, 張力設定值=0時改變活套臂平衡力使活套臂平衡。
圖2 活套計算公式
3 RSVIEW畫面組態
RSView是RockWell SoftWare公司的組態軟件，它提供集成的、組態化的人機接口，廣泛的用來監視和控制自動化設備和過程。它除了可以方便的與ALLEN -BRADLEY PLC進行無縫的結合應用，也可以通過使用OPC的通訊方式與其它公司的設備進行連接。而ODBC（Open Database Connectivity開放式數據庫互連）則是由微軟推出的工業標準，一種開放的獨立于廠商的API應用程序接口，可以跨平臺訪問各種個人計算機、小型機以及主機系統。ODBC作為一個工業標準，絕大多數數據庫廠商都為自己的產品提供了ODBC接口或提供了ODBC支持，這其中就包括常用的SQL SERVER、ORACLE、INFORMIX等。
本系統中活套設定畫面采用RSVIEW編寫，其中主畫面如圖3所示。
圖3 活套設定主畫面
本畫面主要包括四個部分：
?。?）活套運行方式選擇，點擊L1～L6切換狀態（AUTO、SEMI、MAN、STOP），選擇AUTO時表示活套張力平衡重由上位機設定（上位機投入時）；若沒有上位機設定時各活套必須選擇為SEMI（半自動設定）方式，選擇MAN方式表示僅在停車時靠手動起套，啟車后不自動起套（不推薦使用），選擇STOP時表示本活套不起套（相應的，本活套的套高閉環也不會投入）。
?。?）套高設定區：第一行為設定值輸入,設定值為活套要求高度（角度）,每次輸入后按回車鍵（Enter）確認,都設定完畢后請按畫面上確定按鈕.然后看第二行設定反饋值是否已經顯示為要求值,如果不是,請重新在第一行設定并按確定按鈕.第三行為當前活套高度反饋值顯示，與其他畫面同。
?。?）張力平衡重設定區：由于張力平衡重是靠帶鋼厚度寬度張力值等計算得來的,所以每次換規格都要進行重新設定 L1～L6對應的分別是出口厚度分別是F1～F6的出口厚度,輸入厚度單位為10um，比如F1出口厚度為16.4，請輸入1640。輸入后請按回車確認。帶鋼寬度單位為0.1mm，比如軋450mm寬的帶鋼，請輸入4500。輸入后按回車確認。帶鋼張力設定值單位為0.1Mp，比如3.0Mpa，請輸入30，輸入后按回車確認。平衡力設定（%）及張力設定（%）為程序中經過運算所得出的平衡立及張力百分比。
?。?）畫面的最后兩行是起套瞬間電流限幅（一般可不必更改，但必須保證同本畫面上所給數值接近）和由張力平衡重給定計算出的電流限幅給定值，不可更改。
?。?）畫面切換區，功能同其它畫面。
4 結束語
在本系統中，制作監控系統的關鍵是設置與PLC的通信和建立數據庫，RSView提供的OPC通信設置十分方便易行，PLC數據庫導入功能，大大減小了建庫的工作量，足見該軟件的實用性。而對PLC控制算法而言，了解活套工藝是必不可少的。
參考文獻
[1>李方園.變頻器行業應用實踐.北京:電力出版社,2006
[2>ROCKWELL公司.1756用戶手冊.2006年.美國
[3>李方園.變頻器自動化工程實踐.北京:電子工業出版社,2007
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