西门子S7-226在冶金行业的钢卷包装线上的应用

【摘要】：本文介绍了使用S7-200在冶金行业钢卷包装线中的应用。通过Profibus-DP总线通讯，利用S7-200实现较为复杂的程序控制和通讯控制，以低成本实现了在冶金行业中的高效应用。
【关键词】：高数计数  RS485通讯  Wincc  Profibus-DP  

本机组为半自动标准包装作业线。此条包装生产线同时接受2条重卷剪切线的钢卷进行包装，S7-200设置在重卷线附近，作为S7-400的一个从站用于控制与重卷线的接口部分设备，在包装线停产的时候，可以对重卷线生产出来的钢卷进行称重，并进行简包装后由吊车直接吊走。
一、控制对象
控制对象为：入口传卷车、1、2#电子秤、入口步进梁。
二、系统配置
S7-226作为远程从站的硬件组态如下图：


三、控制功能描述：
在本系统中S7-226主要用来与计算机通讯、数据采集、高速计数、与EM277连接作为Profibus-DP从站进行通讯、控制比例调速阀实现曲线控制和执行机构控制。
i.现场传感器的I/O信号检测及现场I/O点的控制。
ii.检测编码器的信号，实现高数计数用来控制传卷车的精确定位。
iii.作为Profibus-DP从站，与主站通信，用来接受主站的控制要求和钢卷重量数据，并通过主站控制变频器用以控制入口传卷车的行走方向和运转速度。
iv.利用RS485与计算机通讯，将称重数据实时传输到上位机中。
v.实现比例调速阀的曲线控制，控制步进梁的缓起缓停和精确到位。
三、软件编程
PLC的软件共分为8个模块，分别为主程序块、系统复位程序、数据传输程序、传卷车控制程序、步进梁状态检测程序、步进梁手动控制程序、步进梁自动启动程序、比例阀曲线控制函数程序。
i.主程序块实现各个功能模块程序的满足条件时候调用，并通过RS485通讯实时向上位计算机中传送钢卷的重量信息数据。
ii.系统复位程序主要在系统启动时候设置高数计数的模式选择和与上位机通讯端口的模式设置。
iii.数据传输程序主要将S7-200的各个控制点和设备的状态数据传输到Profibus-DP主站中，用于Wincc画面中的状态显示和故障诊断。并且接受由主站传输过来的控制信号和电子秤的实时重量数据。
iv.传卷车的控制程序通过检测编码器的值和现场的定位传感器用来实现传卷车的运行控制和精确定位，定位精度为±1mm，将控制信号传输到Profibus-DP主站中，通过主站控制变频器实现传卷车的缓起缓停和到位制动精确定位的控制。
v.步进梁状态检测程序用于锁定步进梁的当前运行状态，当出现危险急停或者因为操作者误操作使步进梁处于中间位置，传感器不能检测到信号的时候，只能复位到0位才能进行正常操作。而有了运行状态，步进梁不需要复位到0位，也不会导致由于复位时候手动操作不慎可能带来的危险。步进梁的状态检测数据可以用来在Wincc画面中模拟现场的动态运行画面。
vi.步进梁手动程序用于在手动状态下操作者进行操作，及在自动操作模式下自动触发信号产生的情况下能够根据现场的需求控制步进梁按照生产情况进行相应动作，满足工艺生产要求。
vii.步进梁自动启动程序用于在自动状态下，满足条件时候的自动触发，如当传卷车把钢卷传输到步进梁入口端，步进梁会自动将钢卷举升起来，然后控制传卷车自动驶离步进梁的安全区域，然后控制步进梁自动将钢卷向前传输一个工位。
viii.比例阀曲线控制函数程序用于利用PLC系统的循环周期时间，控制模拟量输出按照线性函数或正弦曲线函数关系来控制比例阀的输出控制步进梁的缓起缓停，既能够保护设备的长久使用，同时避免由于到位直接停止，形成的冲击造成可能存在的潜在危险。
四、结束语
在本作业线中充分利用s7-200的功能优势，实现高数计数、模拟量控制、RS485通讯进行数据传输等相对复杂的功能，充分发挥了S7-200的控制和通讯能力。本作业线是用于武钢冷轧薄板厂新建电工钢切边分卷机组生产的成品卷包装。S7-200控制的相关设备作为此条生产线的入口工艺设备，保证了系统可靠高效的运行，既可以满足整体生产线的正常生产要求，亦可以在简包装的情况下的重卷线的生产不受包装线停产的影响。