轧机控制系统tdc在沙钢宽厚板的应用

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1、轧机控制系统TDC在沙钢宽厚板的应用钢板总厂宽厚板二车间王朱涛1．引言在热轧生产线上，轧机是一道重要的生产工序，本文是根据沙钢宽厚板二车间的轧机电气控制系统实例来对TDC的应用实施进行阐述。由加热炉加热到目标温度的出炉板坯首先经过高压水除鳞箱清除氧化铁皮，然后进入轧机机架区域。轧机的主要作用是通过对加热到目标温度的板坯进行多道次的轧制，将板坯轧到合同要求的厚度。下面具体谈一下轧机控制系统的硬件配置和功能。2．轧机控制系统沙钢宽厚板二车间使用了Siemens的SIMATICTDC作为控制系统的硬件设备。TDC控制系统是多CPU系

2、统，计算能力强、运算速度快，能够实现高速、复杂的控制任务，系统的实时性好，能够实现开环和闭环的过程控制和计算。可以解决非常复杂的调节和各种通信任务。SIMATICTDC具有以下突出的特性：1、模块化的系统结构，硬件可扩展；2、采样时间间隔短，可达100ms，特别适用动态控制任务；3、中央处理器采用64位结构，具有最大性能；4、同步多处理器运行，每个机架最多可有20个CPU；5、可最多同步耦合44个机架；6、使用STEP7组态工具进行图形化组态：连续功能图(CFC)和顺序功能图（SFC）；下图为SimaticTDC框架的示意。图

3、1：SimaticTDC框架示意图机架使用SIMATICTDC电磁屏蔽19"机架UR5213，该机架允许硬件扩展，具有较高的性能裕量。它适用于墙壁安装和箱柜安装，配装有一个具有冷却和内部监控功能的集成电源。总共有21个槽位用于扩展模板，并可通过64位背板总线连接。对于较高的性能要求，在一个机架内可最多有20个同步CPU模板多处理器运行，可有44个机架相互连接在一起。本框架使用的CPU是CPU551。I/O模板使用SM500，SM500I/O模板提供有丰富的选项，用于连接分布式I/O。除了16点二进制输入/输出以外，它还具有8点

4、模拟量输入/输出以及4点积分型模拟量输入。另外，还可连接4个增量位置编码器和4个绝对值编码器。使用6个LED指示模板的运行状态。通讯模板使用CP50M0、CP5100。通讯模板CP50M0和CP5100可提供高性能的通讯，它们可以控制功能强大的协议，包括MPI、PROFIBUSDP、使用TCP/IP或UDP的快速以太网。另外，还为各种不同的CPU，提供有一个8MB的通讯存储器。车间还配置使用了全局数据存储器GDM，通过全局数据存储器(GDM)，安装有CP52x0的大量机架相互之间可以进行通讯（该项目使用CP52A0），运算能力

5、几乎可以无限制扩展。通过光纤电缆和共享存储器，可最多有44个机架联网。除了几个机架之间的通讯之外，使用GDM还可实现同步(采样时间、时钟时间)和报警功能。刷新时间<1ms。系统的硬件设备主要包括：2台SIMTICTDC，用作主站和各单元的控制，通过GDM相连接，用于TDC之间的快速数据交换。GDM又与过程数据分析计算机相连。这样可保证PDA（ProcessDataAcquisition）快速收集到各台TDC的实时数据，对这些数据进行及时的处理，使处理分析结果在最短的时间得出，对故障诊断及生产和操作起到指导作用、4台HMI操作显

6、示终端、1台HMI服务器、1套过程数据分析终端（PDA）、1台TDC工程师站、打印机等。通过Ethernet连接了PLC控制设备和终端设备。SIMATICTDC通过PROFIBUS-DP同远程I/O设备ET200连接。TDC的一般的I/O信号都是通过ET200远程IO设备相连接的，快速输入输出通过SM500板来实现。该系统的硬件配置图如下：图2：轧机基础自动化控制系统配置图编程使用CFC的方式，连续功能图的编程方式比较方便，也是应用比较多的一种编程方式。HMI画面用WinCC来制作。WinCC是一个专门用于处理生产和过程自动化

7、中图形显示和操作控制任务的工业和技术中枢系统。该系统可实现工业控制方面的图形显示、信息存档，以及报警等功能。其特点是具有强大的驱动程序界面，画面更新快速响应，以及存档功能可靠，因此能保证很好的实用性。3．轧机控制系统控制方式及主要功能该系统的控制方式共有两种：手动方式和全自动方式。手动方式即维护操作方式。此种方式不能用于生产，此方式仅用于维修工作，换辊工作过程。设定值只可通过手动干预相应的控制对象来进行预设定。全自动方式。在该方式下，基础自动化的全部功能及过程计算机投入运行，板坯每次轧制的道次计划数据由过程计算机传送给基础自动

8、化系统，基础自动化系统根据道次计划表中的设定数据来完成对轧机机架和各设备的控制。轧制的流程由基础自动化系统自动控制。压下设定值和速度设定值由基础自动化系统，按照当时的板坯跟踪状态进行投入。必要的物料跟踪信号及实绩值由基础自动化系统传送给过程计算机，以便过程计算机对板坯进行跟踪