轧钢厂穿水冷却控制系统

1 引言
龙钢西安轧钢厂连续棒材生产线建于1997年，原设计生产能力17万吨/年，经过数年的改造，目前实际生产能力达到60万吨/年。为满足生产需要，工艺上采用加大强化加热提高轧制速度的等方法，直接导致氧化铁皮加大，钢材力学性能降低，而且经常出现表面气泡，采用低温轧制已成必然选择。穿水冷却是基于浊循环水中具有动能的重悬浮颗粒对炽热棒材表面蒸汽膜的破坏机理，对热轧带肋钢筋进行轧后冷却的一项技术，通过穿水冷却使钢材上冷床温度降低，改善三级钢的力学性能，提高产品质量及合格率，解决冷床冷却能力不足的问题。由西安重型机械研究所承担的龙钢西安轧钢厂穿水冷却自动控制系统，其控制系统采用交流变频电机及现场总线技术，系统稳定可靠。该设备控制系统为轧钢在降低成本、提高经济效益，节约能源，提高产品质量上提供了一种新的解决方案。
2 系统简介
龙钢西安轧钢厂穿水冷却自动控制系统主要采用西门子MM440变频调速控制装置、安装在变频器上的PROFIBUS通讯模板、西门子S7-300可编程序控制器、分布式I/O ET200M、研华工控机、西门子监控软件WINCC 6.0等产品，采用PROFIBUS-DP现场总线技术。其系统配置如图1所示。

图1 控制系统配置图

3 系统组成及功能
3. 1 系统组成
(1) 硬件配置
硬件配置主要是用西门子公司的S7-300 PLC与MM440变频器进行硬件连接及组态，建立PROFIBUS-DP现场总线网络。为了连接成PROFIBUS系统，必须选用PROFIBUS模板，这一模板是一个可选件，此模板安装在变频器的正面，通过串行接口与变频器连接，对MM440进行控制。PROFIBUS-DP是一个价格适当的高速串行通讯系统，采用这种简单的总线系统，可以把工程设计、可视化和PLC控制集成在一起。PROFIBUS-DP现场总线的主要特点是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通讯网络，是能支持双向、多节点总线式的全数字通讯。将MM440变频器通过PROFIBUS通讯模板连接到S7-300 PLC的现场总线网络中，从而实现了MM440与S7-300的网络通讯。变频器与S7-300 PLC的硬件连线如图2所示:

图2 变频器与S7-300的硬件连接图

3.2 硬件组态
组态PROFIBUS-DP现场总线步骤如下:
(1) 在西门子SIMATIC STEP7软件下新建一个工程(Project)，插入一个SIMATIC 300站，打开该站的Hardware硬件组态编辑器，组态315-2DP的PROFIBUS网络。
(2) 在PROFIBUS-DPSIMOVERTMICROMASTER 4中插入MICROMASTER 4到总线网络中，在MIC- ROMASTER 4下插入PPO1或PPO3即可。
(3) 分散I/O是按照所选的分散站形式(如ET200M)选择通讯模块(IM153)的型号添加到PROFIBUS-DP现场总线网络中去。
硬件组态如图3所示。