于振寧

（本鋼板材股份有限公司冷軋廠，遼寧　本溪　117000）

鍍鋅生產(chǎn)線入口段電控系統(tǒng)控制技術(shù)應(yīng)用研究

于振寧

（本鋼板材股份有限公司冷軋廠，遼寧本溪117000）

本鋼冷軋廠通過對一鍍鋅入口電控系統(tǒng)進(jìn)行改造，有效提高勞動生產(chǎn)率、降低工人勞動強度及提高成材率，使各項控制指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)的先進(jìn)指標(biāo)，在提高一鍍鋅機組生產(chǎn)率的同時，提高了裝備水平，提升了產(chǎn)品質(zhì)量，提高企業(yè)的競爭力。文章對一鍍鋅入口電控系統(tǒng)控制技術(shù)改造進(jìn)行了分析探討。

鍍鋅入口；電控系統(tǒng)；控制技術(shù)

1　概述

在當(dāng)前鋼鐵市場競爭激烈的條件下，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的同時降低生產(chǎn)成本是生產(chǎn)企業(yè)需要重點研究的工作。對于冷軋廠1#鍍鋅線來說，出現(xiàn)了國內(nèi)、國際市場對有鋅花產(chǎn)品的需求反彈的現(xiàn)象，另一方面電氣設(shè)備裝備老化現(xiàn)象嚴(yán)重制約了產(chǎn)品的生產(chǎn)，而且近幾年來兩者的矛盾逐漸凸顯。同時，針對集團公司提出信息化建設(shè)的要求，主要生產(chǎn)機組逐步推進(jìn)信息化建設(shè)，1996年投產(chǎn)的一鍍鋅機組不具備信息化建設(shè)的基本條件。以上兩點客觀上要求對生產(chǎn)17年的機組進(jìn)行設(shè)備的更新改造，來解決市場需求與設(shè)備老化之間的矛盾，同時解決信息化建設(shè)問題。

為了實現(xiàn)信息化建設(shè)，決定對一鍍鋅入口電控及退火爐儀控系統(tǒng)升級改造，改造范圍是入口段可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）控制系統(tǒng)、傳動控制系統(tǒng)、退火爐儀表控制系統(tǒng)、計算機一二級系統(tǒng)等。在整個改造項目中，新型控制技術(shù)得到充分應(yīng)用，解決了AUI接口與RJ45接口的轉(zhuǎn)換，屬于國內(nèi)首創(chuàng)。不但起到了提高裝備水平的目的，而且為未來信息化建設(shè)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

2　技術(shù)背景

由于此次改造主要涉及入口段自動化設(shè)備、退火爐PLC、計算機3部分，其他工藝段、出口段沒有改造，因此網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜，存在新舊系統(tǒng)之間的通訊問題。如果新舊系統(tǒng)之間的通訊不能解決，那么改造將無法推進(jìn)。針對新系統(tǒng)采用的工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)與利舊系統(tǒng)的H1網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的不同與兼容問題，在改造準(zhǔn)備階段對整體自動化結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)地研究并測試，并最終使用，取得了較好的效果。

3　SINEC H1網(wǎng)與Ethernet網(wǎng)的轉(zhuǎn)換技術(shù)

3.1SINEC H1網(wǎng)與Ethernet網(wǎng)的通訊轉(zhuǎn)換的技術(shù)難點

由于此次改造只涉及入口段和退火爐，工藝段、出口段依然保留，因此原S5 PLC與S7 PLC的通訊問題是此次改造首先要面對的難題，在國內(nèi)沒有應(yīng)用的先例。原S5PLC之間采用CP143網(wǎng)卡進(jìn)行互相通訊，新設(shè)計的S7PLC采用CP443網(wǎng)卡進(jìn)行通訊，兩個網(wǎng)絡(luò)之間的技術(shù)時間相差15年。原S5PLC之間的通訊網(wǎng)絡(luò)為SINEC H1網(wǎng)，新S7PLC之間的通訊網(wǎng)絡(luò)為Ethernet網(wǎng)，要實現(xiàn)兩個網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)通訊，必須解決這個網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)化問題。

S I N E C H 1網(wǎng)采用與粗同軸電纜連接的接口（Attachment Unit Interface，AUI）通訊方式，AUI接口專門用于連接粗同軸電纜，早期的網(wǎng)卡上采用該接口與集線器、交換機相連組成網(wǎng)絡(luò)。AUI接口是一種“D”型15針接口，在令牌環(huán)網(wǎng)或總線型網(wǎng)絡(luò)中使用。

Ethernet網(wǎng)采用RJ45通訊方式，這種接口是現(xiàn)在最常見的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口，俗稱“水晶頭”，專業(yè)術(shù)語為RJ-45連接器，屬于雙絞線以太網(wǎng)接口類型。RJ-45插頭只能沿固定方向插入，設(shè)有一個塑料彈片與RJ-45插槽卡住以防止脫落。這種接口在10Base-T以太網(wǎng)、100Base-TX以太網(wǎng)、1000Base-TX以太網(wǎng)中都可以使用，傳輸介質(zhì)都是雙絞線。

3.2AUI接口與RJ45接口轉(zhuǎn)換的硬件解決措施

經(jīng)過現(xiàn)場的仔細(xì)研究，終于找到了AUI與RJ45的轉(zhuǎn)換器，型號為HP-853，一端與AUI接口相連，另一端與以太網(wǎng)相連，可以是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)了國內(nèi)首創(chuàng)的實際應(yīng)用，經(jīng)過現(xiàn)場應(yīng)用，可以滿足控制需要。

HP-853設(shè)計用來連接兩個以太網(wǎng)的轉(zhuǎn)換設(shè)備，HP-853體積小，一端通過AUI端口直接與原S5PLC的CP143通訊卡連接，另一端通過RJ45端口的網(wǎng)線直接與新S7PLC的通訊卡連接，完成物理鏈路的連接。HP-853完全符合IEEE802.3中10BASE-T規(guī)范和保證了靈活性，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)通訊。

HP-853具有信號質(zhì)量錯誤（Supplier Quality Engineer，SQE）測試開關(guān)，當(dāng)打開SQE測試功能，收發(fā)信機的每個數(shù)據(jù)包的傳輸之后，產(chǎn)生一個測試信號，即檢查HP-853和附連到收發(fā)器的AUI端口的設(shè)備之間的碰撞電路和路徑。

當(dāng)“Power”指示燈變綠色時，說明該轉(zhuǎn)換器通過AUI端口與CP143建立了連接并獲取了電源，如果不亮，說明沒有從CP143獲取電源或HP-853內(nèi)部電源模塊損壞。

當(dāng)“Link”指示燈變綠色時，說明通過轉(zhuǎn)化器已經(jīng)在CP143與RJ45之間建立起通訊鏈接，保持常亮狀態(tài)，說明鏈路正常。如果該指示燈定期連續(xù)閃斷，說明接收端的雙絞線線序反相，該轉(zhuǎn)化卡具備自動換相功能，并保持正確的鏈接。如果超過20ms沒有發(fā)送數(shù)據(jù)，該轉(zhuǎn)換器將向雙絞線鏈路發(fā)送100ns的正向測試脈沖，HP-853接收該測試脈沖并檢查波特率、極性和波形。如果未收到測試脈沖或不正確，HP-853進(jìn)入鏈路故障狀態(tài)并綠色指示燈變滅。該轉(zhuǎn)化卡直到接收到了正確的測試脈沖才開始實施收發(fā)數(shù)據(jù)。

當(dāng)“Col”指示燈變紅色時，說明HP-853轉(zhuǎn)換器檢測到網(wǎng)絡(luò)上的沖突，當(dāng)頻率增加時，說明網(wǎng)絡(luò)上的沖突也增加。

3.3CP143與CP443之間通過HP-853的軟件解決措施

在改造實施前，通過建立模擬通訊網(wǎng)絡(luò)，對HP-853進(jìn)行了測試，經(jīng)過一個月的不間斷測試，通訊正常。

3.4CP143與CP443之間通過HP-853的通訊實現(xiàn)形式

下面以入口S7 PLC與焊機S5 PLC之間的通訊為例，進(jìn)行通訊介紹。

（1）建立S7 PLC與S5 PLC之間的網(wǎng)絡(luò)鏈接，并設(shè)置相關(guān)地址。

（2）建立入口S7 PLC與焊機S5 PLC之間的通訊程序，定修通訊DB塊，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的調(diào)用。

4　改造前后故障時間及故障次數(shù)對比情況（見表1）

表1 改造前后故障時間及故障次數(shù)對比

通過現(xiàn)場的設(shè)備實際運行情況，表明設(shè)備運行穩(wěn)定。

5　設(shè)備運行中遇到的問題及改進(jìn)措施

入口段投入運行后，入口自動送帶頭到焊機存在定位不準(zhǔn)的問題，經(jīng)過現(xiàn)場的仔細(xì)觀察，帶頭自動送到焊機時比理想中長10cm左右，而且均集中在2#開卷機送帶頭時定位長。針對該問題，技術(shù)人員對現(xiàn)場檢測設(shè)備進(jìn)行了排查，未發(fā)現(xiàn)異常。對現(xiàn)場的機械傳送設(shè)備的輥徑、表面粗糙度等進(jìn)行了測量，均在允許的公差范圍內(nèi)。之后，技術(shù)人員對1#開卷機及2#開卷機之間送帶頭的程序進(jìn)行了比較分析，發(fā)現(xiàn)了其中的問題所在。2#開卷機在送帶頭開始時程序使用30m的速度，當(dāng)帶頭到焊機頭部時，程序使用15m的速度。1#開卷機使用了變化的速度，在30m向15m轉(zhuǎn)換過程中通過積分計算實際長度，計算較準(zhǔn)確。而2#開卷機使用了恒定的15m進(jìn)行計算，程序計算的距離較小，系統(tǒng)自動還要向前送帶鋼補充不足，但實際中已經(jīng)較長了。分析透徹后利用定修時間將2#開卷機的送帶頭的程序進(jìn)行修改，經(jīng)過現(xiàn)場的確認(rèn)，定位準(zhǔn)確，滿足實際生產(chǎn)的需要。

6　結(jié)語

對于一鍍鋅西門子S5PLC系統(tǒng)的升級改造，通過高性能的HP-853轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)了S5與S7 PLC之間的通訊，通過現(xiàn)場測試通訊速率穩(wěn)定，通訊測試的信號電壓在5～6V之間符合國際標(biāo)準(zhǔn)，改造后相關(guān)設(shè)備運行穩(wěn)定，滿足了現(xiàn)場的需要。

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Study on the application of electronic control technology in the entrance section of zinc plating production line

Yu Zhenning
（Benxi Steel Plate Cold Rolling Plant Co.， Ltd.， Benxi 117000， China）

Through the reconstruction of a galvanized entrance control system， the steel plate cold rolling plant improved labor productivity， reduced labor intensity and improved the yield， made the control indicators have reached the advanced domestic index. While improving the productivity in a galvanizing line， it also improved the level of equipment， product quality， and the competitiveness of enterprises. This paper analyzes the transformation of control technology of a galvanized entrance electronic control system.

galvanized inlet； electric control system； control technology

于振寧（1979— ），男，遼寧營口，本科，工程師；研究方向：電氣自動化控制。