| 計量生產線自動化配料系統概述 | 2020-08-18 |
| 1 概述 計量生產線自動化配料系統設計由兩級網絡組成，一級為基礎自動化級（簡稱Level 1），二級為過程控制級（簡稱Level 2）。 稱重配料系統自動化級（LEVEL 1）控制器采用GE Fanuc的PACSystems™ RX7i系列作為主控制器，而其中液壓控制采用基于德國MEN公司的POWER PC CPU板及必要的I/O模塊構成的專用液壓控制器。計量生產線數據采集、加熱反應釜配料系統參數控制、順序控制、位置控制、速度控制、帶料控制、溫度、外形控制等任務。 過程控制自動化級控制范圍：從加熱反應釜配料系統反應釜配料系統前輥道開始，到樹脂運輸系統的樹脂在線稱重結束。主要完成初始數據輸入、物料跟蹤、過程參數設定計算、數據記錄和報表、人機對話處理、數據通訊、模擬樹脂模型、歷史數據處理、應用系統起動、事件監視等任務。過程控制自動化級計算機系統預留與連鑄、冷軋計算機系統的通訊接口。 2 網絡結構 由于配比要求其計算機配料系統具有“高速控制”和“高速通訊”的“二高”性能，因此基礎自動化系統的設計應滿足反應釜控制對系統提出的“二高”要求，具體地說，為了滿足液壓系統控制以及各功能間互通信，所配料系統應具有二個“1ms”，即控制周期可以達到1ms及高速通訊中數據更新周期小于1ms的要求。因此整個混合自動化配料系統的配置由三層通訊網絡構成。 層:2Gb/s的超高速光纖內存映像網。內存映像主網將直接與過程控制級服務器相連，是該系統主網，連接軋線上各主要功能控制器、數據存儲站、實時仿真站及二級系統；數據（記錄）存儲及分析站直接連在內存映像主網上以能直接獲取設定，采樣以及操作的數據。 第二層:100Mb/s的基于TCP/IP協議的以太網。主要完成控制器、操作員站、特殊功能站、軋線儀表及二級系統之間通訊，同時亦作各控制器遠程編程用。 第三層:現場總線Profibus DP網。主要提供各區域的控制器與主/輔電氣傳動、遠程I/O及OPU的通訊，通訊速度12Mb/s。軋線上的所有主、輔電氣傳動都通過Profibus DP網與相應區域的控制器相連，控制器為DP網主站，電氣傳動控制器為從站；各區域的遠程I/O及相應操作臺與操作箱I/O和操作單元OPU的I/O單元均通過Profibus DP網與主控制器相連，公輔系統遠程I/O通過Profibus DP網與相應區域的控制器相連。現場總線和遠程I/O的普遍采用實現了以少量通訊電纜代替大量控制電纜的目的。 根據攪拌配料工藝特點及設備分布，各功能控制器及OPS基本上分為四個區，即加熱反應釜計量配料系統區、混配區、配料區和卷取區。各區域控制器主要完成本區域邏輯控制、人機對話、數據傳輸、數據處理及物料跟蹤等功能。各臺控制器分布如下： （1）加熱反應釜配料系統區共設6臺PLC。GE 的PACSystems™ RX7i系統3套，GE 90-30PLC系統3套。反應釜稱量配料系統區系統數據采用以太網、 Profibus-DP網等多種方式進行通訊，主控制器采用以太網的方式與上位機及軋線其他區域進行數據傳輸。反應釜配料系統區主要向上位機傳送鋼坯數據，A輥道有無為物料信號，入反應釜配料系統信號和出鋼信號等，同時從混配區獲取要料信號，向傳動設備發送運轉信號等。 加熱反應釜配料系統區基礎自動化要完成的功能有：反應釜配料系統前輥道邏輯順序控制、入反應釜配料系統輥道樹脂對中控制、裝料機裝料控制、出料機抽料控制、反應釜配料系統內步進梁控制、出反應釜配料系統輥道控制。 （2）混配區共設3臺PLC。其中GE 的PACSystems™ RX7i 系統2套，GE 90－30 PLC 1套。混配區的任務是把出反應釜配料系統的樹脂先徑高壓水除鱗，再由E/R進行3~5道次往復軋制，最后經D、E輥道輸送到配料區。具體包括： D輥道、混配機速度控制、混配除鱗水控制、混配區入口/出口側導板APC控制、立輥VE1開口度APC控制、平輥R1軋機的壓下APC控制、混配機速度順序控制、混配機立/平輥間微張力控制、保溫罩控制、自動寬度控制(AWC)。 （3）配料區共設14臺PLC。其中GE 的PACSystems™ RX7i 系統12套，GE 90-30 PLC 2套。成品帶鋼的質量與配料區控制精度密切相關，因此該區域是控制功能密集區。該區控制包括：中間輥道（E輥道）控制、飛剪前導尺控制、飛剪控制、配料除鱗控制、配料機順序控制、主速度控制，活套高度和活套張力控制、配料機彎輥、串輥控制、配料液壓壓下APC及壓下零調、配料液壓AGC控制、配料終軋溫度控制、配料機工作輥和支撐輥換輥控制。考慮到配料機組液壓傳動比較集中，因此在配料區采用了“機架控制器”，即每一臺配料機設一臺機架控制器，內設一個PIII CPU，兩個Power PC液壓控制模塊，來控制該機架的液壓壓下、彎輥、竄輥、液壓活套等。 （4）稱重分選區共設5臺PLC。其中GE 的PACSystems™ RX7i 系統4套，GE 90-30 PLC 1套。卷取區完成任務：聚氨酯的層流冷卻、模擬測試、質量分類、輸出輥道速度控制、卷取前導尺開口度控制、夾送輥速度控制、張力控制與助卷輥輥縫調節、速度控制與自動跳步控制(AJC)、卷筒主速度控制和卷取張力控制、卷取順序控制、卸卷控制等。 3 硬件特點 GE Fanuc的PACSystems™ RX7i及相關產品的主要特點： （1）PACSystems™ RX7i系列采用Intel Pentium III芯片，主頻有300MHz/700MHz兩檔，10MB內存，運算速度大大提高，應用梯形圖來實現順序邏輯控制，同時又能完成閉環控制。高容量的電源（100W和350W），無須外接電源。 （2）CPU板集成以太網口，支持10/100M通訊，大大提高通訊能力。 （3）基于VME總線的開放式結構，支持90-70系列I/O、GENIUS總線控制器體系結構和廣泛的第三方的基于VME的CPU板及I/O模塊。在同樣的機架里支持現有的90-70 I/O和新的I/O。 （4）Windows環境下的集成開發工程環境Cimplicity ME為PACSystems™ RX7i系列的所有編程、配置和診斷提供了廣義的工程開發環境。除I/O點外，可以直接使用變量名編程而無須關心其地址分配，使得設計更靈活同時提高了工程設計的效率。 （5）配料系統采用開放的VME總線結構，可安裝超過300家不同廠商的VME標準模塊。在系統配置中，除本身的機架I/O模塊外還可通過現場總線（如Profibus DP）與遠程I/O模塊相連接，構成一個功能*、價格合理的控制平臺，以滿足各種大規模、復雜的高速控制要求。 （6）GE 90-30 PLC系列成本低、性能高，可以方便取代從簡便的繼電器到復雜的中型自動化系統應用場合。它的CPU具有*的功能，如內置PID調節、結構化編程、中斷控制、間接尋址及各種功能模塊，能順利完成復雜的操作。另外，90-30系列有功能很強的特殊模塊可供選擇，如高速計數模塊、Profibus DP通訊模塊等。 （7）VersaMax系列PLC提供了廣泛的I/O模塊，組態更加靈活。通訊模塊能將VersaMax與Profibus DP網（或其它工業現場總線）相連，實現遠程控制。 4 結束語 聚氨酯生產的特點是連續性、快速性、實時性、控制精度高。這就要求計算機系統具有高速控制、高速通訊能力，以實現高精度的控制，而本設計正能夠滿足此要求。系統采用了美國通用電氣公司（GE）的產品，在穩定性和成熟性上具有可靠的保證。此系統將為聚氨酯廠的順利投產提供堅實保障，配料系統生產線的投運將給捐贈你帶來巨大經濟效益。 | |
