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摘要：江苏苏钢集团有限公司810棒材轧机在改造过程中采用了西门子的交直流传动装置、PLC技术、现场工业总线和工业组态软件等，使改造后的轧机系统满足了适用性、可靠性，提高了操作、维护的方便性，提高了系统的响应速度和控制的精度，从而达到了本次改造的目的。
关键词：棒材 轧机 西门子技术 改造
0 引言
江苏苏钢集团有限公司棒材厂810棒材轧机，系引进于1980年在英国Brymbo钢厂建成投产的的二手设备，苏钢于2006年恢复建设该生产线，并以此为契机，对现有生产线存在的问题进行适当改造，以达到顺利生产出优质产品的目的。
该轧制线主要？准810mm二辊可逆式粗轧机、？准810mm二辊可逆式中轧机、？准670mm二辊不可逆精轧机、轧后设有两条锯切线、两套翻转式冷床、钢坯收集台架等组成。
由于整个轧制区和热锯区设备的原传动装置和控制系统系上世纪七十年代末的技术和产品，存在着控制精度差、无备件、维护困难等一系列问题，因而有必要在此次恢复过程中对其升级改造。本次改造通过选型对比选用了西门子的交直流传动装置、PLC技术、Profibus现场工业总线技术和WinCC工业组态软件等，本文对其应用情况作简单的介绍。
1 传动技术
1.1 辅助直流电机调速装置 轧制区的辊道、机械手、压下装置，以及热锯区的定尺挡板、冷床、冷床输入链等都由直流电机驱动，选用SIMOREG 6RA70系列全数字控制整流装置，其具有结构紧凑，方便组柜节省占地面积。装置本身带有参数设定单元，不需要其他的任何附加设备即可完成参数的设定，所有的控制、调节、监视及附加功能都由微处理器来实现，具有自适应最佳传动控制功能，达到最优化的方式运行。具有强大的保护功能：过流、断流、过压、欠压、超速、缺相、断电、失磁、测速机断线、堵转、电机过热等等，以及综合的自保护功能。标准的Profibus接口，传输速率快，可通过Profibus-DP传到PLC系统，并将有关电机运行参数，如电流、速度、温度数据、变化趋势曲线及报警信号集成到主控室MMI画面，实现在MMI画面集中操作、监视和启动。
1.2 粗、中轧机直流主传动 粗、中轧主传动采用直流电机驱动，其功率分别高达3000kW和2000kW，分别由容量为4800kVA、3200kVA的三绕组整流变压器供电。两套传动装置的配置和控制原理基本相同，都由整流变两副边绕组分别经由两台6RA70控制的大功率SCR可逆整流桥整流后并联给电机电枢供电，满足大容量电机功率要求和过载能力。两台主控6RA70配置SIMLINK网，主从工作，完成装置间的电流平衡。同时6RA70通过配置的Profibus-DP接口，与轧线主控PLC系统联网交换数据。
1.3 变频调速装置 轧线上交流调速辊道电机控制系统采用集中整流单元+公共直流母线+逆变器+制动电阻的方案，逆变器选用西门子公司具有矢量控制功能的6SE70系列，采用公共直流母线结构，并实现网络控制。这种方式具有较高的性能价格比，在保证性能的前提下，可有效地节省投资费用，而且在运行过程中由于逆变器可将再生电能送回直流母线，可达到节能的效果，降低运行费用。装置还提供了完备的监控保护与故障自诊断功能，通过Profibus-DP接口与上一级自动化系统相连接，进行集中操作控制，监控，参数的设定和各种信息的交换。
2 基础自动化控制系统
基础自动化由轧制区1#主PLC（S7-400）、热锯区2#主PLC（S7-400）组成，二套PLC通过Ethernet连接，达到资源共享，快速交换数据的控制目的。主PLC中配置Profibus-DP现场通讯网络接口，其中主PLC通过1#Profibus-DP网与各操作台、箱、站内的ET200M相连，通过网络收集或发出各种反馈、操作及执行信息。另有2#Profibus-DP网与传动系统中各传动装置配备的CBP通讯板连接所有传动数控装置，用以控制各区相关的电气传动设备，实现快速传递数据的目的。
1#主PLC（轧制区）共配有5个ET-200远程站，分别放于粗轧机前操作室、粗轧机后操作室、精轧机操作室、1#油站和2#油站内，用于连接相应区域的各种信号。
1#主PLC控制内容主要有：粗、中、精轧机组入口＼出口辊道的启停及速度控制；粗、中轧机组入口＼出口的翻钢机、移钢机的动作控制；粗、中轧机组间T1、T2移钢机的控制；精轧主电机控制；粗、中、精轧机组辊缝的控制；轧制区域的液压站、润滑站、干油站、风机和水泵等的控制等等。
2#主PLC（热锯区）共配有10个ET-200远程站，分别放于冷床区操作室、1#线锯区操作室、2#线锯区操作室、T3/T4/T5操作室、E5主电室、锯区液压站、下料区液压站、T7T8液压站等，用于连接相应区域的各种信号。
2#主PLC控制的主要内容：两条锯切线辊道的启停及速度控制；热锯电机的控制；锯区和冷床区液压站、润滑站、干油站的控制；冷床输入、输出、连接辊道的控制；T3、T4、T5台架输入辊道的控制等等。
3 过程自动化系统
过程自动化系统的上位机由五台HMI（人机接口操作站）、一台工程师站组成，其中HMI1～HMI5分别放置于：粗轧机前操作室、中轧机前操作室、精轧机操作室、热锯操作室和冷床操作室。
HMI、工程师站系统均配以西门子WinCC 6.0工业组态软件，该软件功能强大，性能可靠，这一运行于Microsoft Windows 2000或XP下的Windows控制中心，已发展成为业界遵循的标准，开放的系统内核集成了所有SCADA系统功能。棒材厂轧线的人机接口（HMI）系统通过以太网相互之间连接，并与基础自动化系统连接，具备友好的图形化界面。主要功能包括：参数设定、设备控制、状态显示、事故报警、故障诊断、趋势分析六大类。基本的参数设定有：各轧机速度、定尺长度、轧辊直径、延伸率、原料成品规格、抛钢速度、压下量、各种限幅报警值设定等。
4 通讯网络
4.1 现场级-Profibus 基础自动化系统与各传动系统之间的设定值、指令和数据均通过PLC机架装配的Profibus-DP网络接口进行传送，提高了系统响应速度。
在现场I/O比较集中的地方均设有ET200M远程站，通过Profibus-DP网络化分布式控制，能够有效地减少项目的投资和现场施工量，增加系统的可靠性，方便现场的维护，系统结构灵活先进，符合控制系统发展趋势的特征。
4.2 系统网络級-Ethernet 以太网作为连接操作员站、工程师站和自动化系统站的系统总线，实现基础自动化系统与过程自动化系统之间及基础自动化系统各PLC之间的数据通讯，以太网在物理层上采用高防护等级的通讯线缆及光纤传输，提高了通讯的安全可靠同时保证了高速的通讯速率。在主控室、操作台站点集中的地点设网络交换机组成交换式快速以太网络，提高网络效率与网络带宽，同时方便移动式网络设备和二级（生产）管理系统的接入。
5 结束语
由于本次改造充分运用了西门子的交直流传动装置、PLC技术、现场工业总线和工业组态软件等技术，使改造后满足了轧机系统的适用性、可靠性，提高了操作、维护的方便性，提高了系统的响应速度和控制的精度。自改造后投运至今，实践证明，该系统达到并超越了原设计功能，安全可靠，能确保设备连续、可靠运行，满足高效、有序地组织生产的要求，从而达到了本次改造的目的。
参考文献：
[1]SIEMENS，SIMOREG DC Master使用说明书[M].天津：西门子电气传动有限公司，第6版2000年.
[2]SIEMENS，MICROMASTER 440通用型变频器使用大全[M].北京：西门子（中国）有限公司，第12/03版2000年.
[3]廖常初.S7-300/400 PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社，第2版2006.
作者简介：徐利君（1965-），男，江苏苏州人，江苏苏钢集团有限公司棒材厂，工程师，主要从事电气自动化技术。
关键词：棒材 轧机 西门子技术 改造
0 引言
江苏苏钢集团有限公司棒材厂810棒材轧机，系引进于1980年在英国Brymbo钢厂建成投产的的二手设备，苏钢于2006年恢复建设该生产线，并以此为契机，对现有生产线存在的问题进行适当改造，以达到顺利生产出优质产品的目的。
该轧制线主要？准810mm二辊可逆式粗轧机、？准810mm二辊可逆式中轧机、？准670mm二辊不可逆精轧机、轧后设有两条锯切线、两套翻转式冷床、钢坯收集台架等组成。
由于整个轧制区和热锯区设备的原传动装置和控制系统系上世纪七十年代末的技术和产品，存在着控制精度差、无备件、维护困难等一系列问题，因而有必要在此次恢复过程中对其升级改造。本次改造通过选型对比选用了西门子的交直流传动装置、PLC技术、Profibus现场工业总线技术和WinCC工业组态软件等，本文对其应用情况作简单的介绍。
1 传动技术
1.1 辅助直流电机调速装置 轧制区的辊道、机械手、压下装置，以及热锯区的定尺挡板、冷床、冷床输入链等都由直流电机驱动，选用SIMOREG 6RA70系列全数字控制整流装置，其具有结构紧凑，方便组柜节省占地面积。装置本身带有参数设定单元，不需要其他的任何附加设备即可完成参数的设定，所有的控制、调节、监视及附加功能都由微处理器来实现，具有自适应最佳传动控制功能，达到最优化的方式运行。具有强大的保护功能：过流、断流、过压、欠压、超速、缺相、断电、失磁、测速机断线、堵转、电机过热等等，以及综合的自保护功能。标准的Profibus接口，传输速率快，可通过Profibus-DP传到PLC系统，并将有关电机运行参数，如电流、速度、温度数据、变化趋势曲线及报警信号集成到主控室MMI画面，实现在MMI画面集中操作、监视和启动。
1.2 粗、中轧机直流主传动 粗、中轧主传动采用直流电机驱动，其功率分别高达3000kW和2000kW，分别由容量为4800kVA、3200kVA的三绕组整流变压器供电。两套传动装置的配置和控制原理基本相同，都由整流变两副边绕组分别经由两台6RA70控制的大功率SCR可逆整流桥整流后并联给电机电枢供电，满足大容量电机功率要求和过载能力。两台主控6RA70配置SIMLINK网，主从工作，完成装置间的电流平衡。同时6RA70通过配置的Profibus-DP接口，与轧线主控PLC系统联网交换数据。
1.3 变频调速装置 轧线上交流调速辊道电机控制系统采用集中整流单元+公共直流母线+逆变器+制动电阻的方案，逆变器选用西门子公司具有矢量控制功能的6SE70系列，采用公共直流母线结构，并实现网络控制。这种方式具有较高的性能价格比，在保证性能的前提下，可有效地节省投资费用，而且在运行过程中由于逆变器可将再生电能送回直流母线，可达到节能的效果，降低运行费用。装置还提供了完备的监控保护与故障自诊断功能，通过Profibus-DP接口与上一级自动化系统相连接，进行集中操作控制，监控，参数的设定和各种信息的交换。
2 基础自动化控制系统
基础自动化由轧制区1#主PLC（S7-400）、热锯区2#主PLC（S7-400）组成，二套PLC通过Ethernet连接，达到资源共享，快速交换数据的控制目的。主PLC中配置Profibus-DP现场通讯网络接口，其中主PLC通过1#Profibus-DP网与各操作台、箱、站内的ET200M相连，通过网络收集或发出各种反馈、操作及执行信息。另有2#Profibus-DP网与传动系统中各传动装置配备的CBP通讯板连接所有传动数控装置，用以控制各区相关的电气传动设备，实现快速传递数据的目的。
1#主PLC（轧制区）共配有5个ET-200远程站，分别放于粗轧机前操作室、粗轧机后操作室、精轧机操作室、1#油站和2#油站内，用于连接相应区域的各种信号。
1#主PLC控制内容主要有：粗、中、精轧机组入口＼出口辊道的启停及速度控制；粗、中轧机组入口＼出口的翻钢机、移钢机的动作控制；粗、中轧机组间T1、T2移钢机的控制；精轧主电机控制；粗、中、精轧机组辊缝的控制；轧制区域的液压站、润滑站、干油站、风机和水泵等的控制等等。
2#主PLC（热锯区）共配有10个ET-200远程站，分别放于冷床区操作室、1#线锯区操作室、2#线锯区操作室、T3/T4/T5操作室、E5主电室、锯区液压站、下料区液压站、T7T8液压站等，用于连接相应区域的各种信号。
2#主PLC控制的主要内容：两条锯切线辊道的启停及速度控制；热锯电机的控制；锯区和冷床区液压站、润滑站、干油站的控制；冷床输入、输出、连接辊道的控制；T3、T4、T5台架输入辊道的控制等等。
3 过程自动化系统
过程自动化系统的上位机由五台HMI（人机接口操作站）、一台工程师站组成，其中HMI1～HMI5分别放置于：粗轧机前操作室、中轧机前操作室、精轧机操作室、热锯操作室和冷床操作室。
HMI、工程师站系统均配以西门子WinCC 6.0工业组态软件，该软件功能强大，性能可靠，这一运行于Microsoft Windows 2000或XP下的Windows控制中心，已发展成为业界遵循的标准，开放的系统内核集成了所有SCADA系统功能。棒材厂轧线的人机接口（HMI）系统通过以太网相互之间连接，并与基础自动化系统连接，具备友好的图形化界面。主要功能包括：参数设定、设备控制、状态显示、事故报警、故障诊断、趋势分析六大类。基本的参数设定有：各轧机速度、定尺长度、轧辊直径、延伸率、原料成品规格、抛钢速度、压下量、各种限幅报警值设定等。
4 通讯网络
4.1 现场级-Profibus 基础自动化系统与各传动系统之间的设定值、指令和数据均通过PLC机架装配的Profibus-DP网络接口进行传送，提高了系统响应速度。
在现场I/O比较集中的地方均设有ET200M远程站，通过Profibus-DP网络化分布式控制，能够有效地减少项目的投资和现场施工量，增加系统的可靠性，方便现场的维护，系统结构灵活先进，符合控制系统发展趋势的特征。
4.2 系统网络級-Ethernet 以太网作为连接操作员站、工程师站和自动化系统站的系统总线，实现基础自动化系统与过程自动化系统之间及基础自动化系统各PLC之间的数据通讯，以太网在物理层上采用高防护等级的通讯线缆及光纤传输，提高了通讯的安全可靠同时保证了高速的通讯速率。在主控室、操作台站点集中的地点设网络交换机组成交换式快速以太网络，提高网络效率与网络带宽，同时方便移动式网络设备和二级（生产）管理系统的接入。
5 结束语
由于本次改造充分运用了西门子的交直流传动装置、PLC技术、现场工业总线和工业组态软件等技术，使改造后满足了轧机系统的适用性、可靠性，提高了操作、维护的方便性，提高了系统的响应速度和控制的精度。自改造后投运至今，实践证明，该系统达到并超越了原设计功能，安全可靠，能确保设备连续、可靠运行，满足高效、有序地组织生产的要求，从而达到了本次改造的目的。
参考文献：
[1]SIEMENS，SIMOREG DC Master使用说明书[M].天津：西门子电气传动有限公司，第6版2000年.
[2]SIEMENS，MICROMASTER 440通用型变频器使用大全[M].北京：西门子（中国）有限公司，第12/03版2000年.
[3]廖常初.S7-300/400 PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社，第2版2006.
作者简介：徐利君（1965-），男，江苏苏州人，江苏苏钢集团有限公司棒材厂，工程师，主要从事电气自动化技术。