精軋機軸瓦溫度在線監測系統的設計改造

一、系統配置

宣龍高線的自動化系統由三級控制系統和兩層通信網絡構成。二級控制系統由人機接口(HMI)、基礎自動化系統和調速傳動控制系統構成，分別完成不同的控制功能在這項改造中，充分利用到人機接口和基礎自動化系統。

1.人機接口(HMI)

由高性能微機組成，主要實現自動化系統的人機接口功能，將采集到的參數進行動態顯示，進行故障報警并記錄，對生產報表進行生成、存儲及打印等。

2.基礎自動化系統

采用西門子公司最新型PLCS7-400和PLCS7-300系列產品。SIEMENS S7系列產品功能強大，配置靈活，有如下突出特點：(1)高速。極短的指令執行時間使S7-400和S7-300在競爭中脫穎而出;(2)堅固。即使在惡劣、不穩定的工業環境下，全封閉的模板依然可正常工作，無風扇操作降低了安裝費用;(3)功能完善、強大。允許多CPU配置，功能更強、速度更快，同時，配有品種齊全的功能模板，充分滿足現場需求;(4)通信能力強。分布式的內部總線允許在CPU與中央I/O間進行快速的通信，P總線與輸入/輸出模板進行數據交換， K總線將大量數據傳送到功能模板和通信模板。

本系統所選CPU裝備了ProfiBus-DP接口，保證了對分布式I/O進行快速數據交換。強大的通信模板允許點對點通信，并可用工業以太網進行通信。

ET200M是一個模塊化的I/O站，具有IP20的保護等級。它可以用S7-300可編程控制器的信號模板和功能模板進行擴展。由于它可安裝的模板范圍很廣，因此，ET200M適合于特殊的和復雜的自動化任務。ET200M是ProfiBus-DP現場總線上的一個從站，最大的傳輸速率是12Mbps。

二、設計改造

1.溫度檢測

溫度信號的測取通過放置在精軋機軸瓦內部測溫孔中的鉑熱電阻PT100傳感器完成。其測溫范圍可達一200~850℃，具有測量精度高、穩定性好的優點。

2.ET200M與PLC之間的信號傳輸

在精軋機附近的遠程I/O站ET200M中增加一塊模擬量輸入模板，將鉑熱電阻連接到其任意通道中，以接收溫度信號。由于PLC對遠程I/O站模板信號狀態的實時讀取功能，能可靠的保證信號的快速傳輸，使溫度信號實時不失真地傳輸到PLC中。

PLC與各自的遠程I/O站之間和調速傳動之間采用ProfiBus-DP通訊網絡。ProfiBus網是一種實時、開放性工業現場總線網絡。其特點是使用數字傳輸，易于正確接收和差錯檢驗，保證了數據的可靠性和準確性，有利于降低工廠低層設備之間的電纜連接成本。易于安裝、維修和擴充，能及時發現故障，便于及早處理，最大優點是能充分利用智能設備的能力。

ProfiBus網網卡的通信協議允許少量數據的高速循環通信，因而總線的循環掃描時間極短，在特定環境下可小于2ms。

3.PLC與人機接口之間的信號傳輸

PLC將從遠程站讀到的模擬量信號進行編程和處理，得到所需要的精軋機軸瓦溫度的實際值，送到人機接口的顯示屏。

人機接口與PLC之間用以太網通信，實現彼此的信息交換。

三、軟件功能實現

本系統對精軋機軸瓦溫度進行24h在線監測，并對數據進行有效管理，具有故障報警和初步自動應急處理功能。

l.實時信號采集、處理、報警及故障輔助處理功能

圖形軟件采用ifix監控軟件，具有實時監控，提供歷史趨勢圖、報表、故障信息，人機界面良好，圖形庫豐富，還有過程控制及數學函數等功能。

軸瓦溫度的實際值用數字顯示，并用大字體便于觀看。在溫度不正常的情況下，主畫面的顯著位置將出現溫度報警和故障報警。當溫度達到第一級報警值的設定溫度時(報警溫度可根據溫度變化進行調節)，畫面中彈出黃色報警閃爍燈;當溫度達到第二級報警值的設定溫度時，畫面中彈出紅色報警閃爍燈，并發出聲音報警在溫升極快，操作人員來不及反應的情況下，自動控制程序將聯鎖，實時啟動精軋機高壓油頂設備，使潤滑油及時供給，冷卻軸瓦，保護設備。

2.趨勢分析功能

通過FIX畫面系統，對實時反饋的溫度值進行歷史趨勢記錄、分析。

實時采集的在線監測數據除即時顯示外并自動進行趨勢記錄，保存大約1個月的時間，根據其運行周期對每天的趨勢數據及動態曲線存檔保留，作為歷史數據以便于今后進行分析比較。

趨勢曲線可以較好地反映溫升狀態，畫面還提供了對時間坐標軸的修改功能，可以在任意一個時間段內顯示趨勢曲線，便于分析比較。