PLC在水冷线的应用

1 引言
莱钢中小型轧钢生产线于97年建成投产，主要生产圆钢、弹簧扁钢、槽钢和螺纹钢。水冷系统用于棒材温度控制。轧制过程中必须控制棒材温度，特别是冷床入口处，根据冷却参数可改变钢材特性。为此，在冷床入口处安装水箱，使棒材的温度维持在设定的范围内。该生产线PLC控制系统由ABB公司提供，其水冷线系统采用ABB MasterPiece 200/1 PLC控制系统，实现了轧制过程中棒材的温度控制。

2 系统组成
基础自动化系统采用ABB公司的RMC200轧钢控制系统，它是一个开放型集散控制系统，由一套MP200/1过程站和一套AS520操作员站组成。过程站由一个CPU机架带一个I/O机架组成，CPU机架上安装了CPU模板DSPC172、内存模板DSMB176、16通道的DSAI130、8通道的DSAO120以及32通道的DI/DO模板，通过通讯模板DSCS140连接到MasterBus300总线上，与其它过程站进行通讯，I/O机架由总线扩展模块DSBC172实现总线扩展。
操作员站采用HP-UNIX工作站，并通过实时加速器板连接到MasterBus300的冗余接口，通过它操作人员可直接对现场水冷设备进行监控，主要功能有:(1)水冷系统的自动/手动的启停(2)棒材最终温度值TSET2数据设定和实时监控(3)事件与报警清单的显示与打印等。水冷系统的主要画面有启动画面、设定画面、维护画面、事件画面和报警画面。系统配置图如图1所示。

3 软件实现
该系统控制程序使用AMPL(ABB MasterPiece Language)编制，实现了结构化程序设计。工业控制程序往往功能繁多，该语言根据工业控制要求，将编程元素设计成一个个图形功能块，称为PC元素。PC元素内有三种结构类元素PCPGM、CONTRM和FUNCM，PCPGM是程序结构的最高层，旨在完成一个完整的控制功能，一个PCPGM下允许一个或几个CONTRM，而一个CONTRM下又可包含一个或几个FUNCM，从而使整个程序结构呈阶梯状，实现了结构化设计。
另外，在CPU内还有一个实时数据库，它的作用是永久存储数据和在程序间传递数据。数据库内的元素称为DB元素，这些元素包括过程站所使用的的I/O模板和信号及程序中产生的其它数据信息。

4 控制功能
4.1 工艺设备
中小型的水冷系统的每个水箱由冷却元件组成，使用冷却元件的数量根据钢材直径、温降和轧制速度确定。调节系统通过调节比例阀的开口来控制水流量的大小，进一步控制钢材温度。钢材温度由水箱入口和出口处的高温计检测。控制系统根据不同的产品轧制表可以增减水箱。水冷线共有两条供水管道，四个流量调节阀(每个生产线两个)，两条管道水流量的检测由日本横河AE100/200M电磁流量变送器检测，水压检测为1151电容式压力变送器，钢材温度由高温计检测:
(1) 1线:1个旁通手动流量控制阀门和1个自动流量控制阀门可控制水流量300-600m3/h
(2) 2线:1个旁通手动流量控制阀门和1个自动流量控制阀门可控制水流量100-300m3/h
当冷却系统需要一个高于300m3/h的水流量时，2线流量阀开启，2线并入1线。如果在操作过程中，调节阀全部打开，并且在一段延时之后水冷线出口钢材未达到钢材设定温度，监控系统就会通过报警系统发出信号，提醒操作人员及时作出处理。图2为轧机水冷系统的设备布置图。

4.2 主要控制功能
(1) 本地和远程控制功能
水冷线系统具有本地和远程2种控制方式。供水管道旁都设有一个机旁操作箱，可在现场手动控制水冷线各水泵的启动停止，其控制功能包括:远程/就地选择，水泵备用选择，水泵的启动/停止，报警指示灯等。
在远程控制方式下，操作人员通过AS520操作站启动各个管路水泵。水冷线正常情况下一台水泵工作，另一台备用，水泵工作时正常的管路压力应保持在130bar左右。图3为水冷段参数设定画面。
操作人员根据轧制工艺可设置管路水流量，控制系统通过调节管路比例阀的开口来控制水流量的大小，进一步控制钢材温度。水冷线出口钢材温度若达不到设定温度，会报警提醒操作人员。

(2) 备用泵的自动切换
当工作水泵由于自身故障停止工作时，或当水流量低于300m3/h时，备用水泵必须立刻启动起来，以确保生产顺利进行。在程序中，以工作水泵运行信号的负脉冲或水流量低作为备用泵启动的触发信号，实现了备用泵的自动切换，从而大大加强了系统稳定性和工作质量。

5 应用效果
该系统自97年底投运以来，运行可靠、稳定，大大提高了其工作效率，使轧出来的轧材的质量合乎规格要求，特别注意的是，流量变送器应定期校零点，这样才不会造成水流量检测有误，影响钢材质量，才能满足正常生产的要求，保证了轧钢生产。