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[摘 要]针对通化钢铁公司冷轧板有限公司对连续酸洗线的工艺要求冷轧连续酸洗机组主要是利用酸洗槽中的盐酸将带钢表面的氧化铁皮清洗干净，然后进入轧机进行轧制。连续酸洗机组设备多，工艺比较复杂，对自动化的程度要求比较高。西门子PLC在冶金行业得到了广泛的应用。所以连续酸洗机组自动控制系统采用西门子S7300/400系列PLC。本文分别对其工作原理及程序进行设计，通过对外部输入信号的采集和PLC执行周期。实现了西门子S7300/400系列PLC在冷轧连续酸洗机组中的应用。
[关键词]可编程控制器（PLC）；通信处理器；监控系统
中图分类号：E965 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）46-0094-01
可编程控制器（programmable logic controller）简称为PLC，是一种数字运算操作的电子系统，由两台服务器，两台工程师站和六台操作员站加现场ET站组成。采用PROFIBUS-DP过程现场总线技术实现主站与从站的数据交换和分布式控制功能，通过上位机进行集中控制，完成可视化人机操作界面、通信、联网等功能。
按照PLC控制系统的设计基本原则一下酸洗机组的PLC控制系统。工作原理如图1：
PLC的外部设备主要是指控制系统中的输入输出设备，其中输入设备是对系统发出各种控制信号的主令电器，在编写控制程序时必须注意外部输入设备使用的是常开还是常闭触点，并以此为基础进行程序编制。在PLC内部存储器中有专用于输入状态存储的输入继电器区，各输入设备，由输入接口电路存储在该区域内，每个输入继电器可存储一个输入状态。电器”，可提供无数个常开、常闭触点用于编程。每个仅对应PLC存储单元中的一位（bit），该位状态为“1”，表示该“软继电器线圈” 通电，则程序中所有该继电器的触点都动作。输入继电器作为PLC接收外部主令信号的器件，通过接线与外部输入设备相联系，其“线圈”状态只能由外部输入信号驱动。
PLC采用集中处理的方法，即对输入扫描信号、执行用户程序和输出刷新都采用集中分批处理的工作方式。
下图为PLC的一个周期的扫描过程如图2：
（1）、硬件部分。酸洗PLC系统按控制生产线的每个部分分为钢卷运输、入口、出口、工艺、急停五个PLC。其中钢卷运输、入口、出口、工艺PLC采用西门子S7400属于模块式PLC，由机架、CPU模块、信号模块、功能模块、接口模块、通信处理器、电源模块和编程设备组成。通过CPU模块或通信模块上的通信接口，PLC被连接到通信网络上，本系统所采用的西门子ET200是基于PROFIBUS-DP现场总线的分布式I/O，是多通道模块化结构，采用S7300全系列模块、最多可扩展8个模块，可以连接256个I/O通道，适用于大点数、高性能的应用。
下面简单介绍一下各个组成部分：
①CPU模块
CPU模块主要由微处理器（CPU芯片）和存储器组成。负责不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出；存储器用来存储程序和数据。S7300、400模块将CPU模块简称为CPU。
②信号模块
输入模块和输出模块简称为I/O模块，开关量输入，输出模块简称为DI模块和DO模块，模拟量输入，输出模块简称为AI模块和AO模块，他们统称为信号模块。信号模块是系统的眼、耳、手、脚、是联系外部现场设备和CPU模块的桥梁。
模拟量输入模块用来接收和采集输入信号，开关量输入模块用来接收从按钮、选择开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等来的开关量输入信号；模拟量输入模块用来接收电位器、测速发电机和各种变送器提供的连续变化的模拟量电流电压信号。
CPU模块内部的工作电压一般是DC5V，而PLC的输入输出信号电压一般较高，在信号模块中，用光耦合器、光敏晶闸管、小型继电器等器件来隔离PLC内部电路和外部的输入输出电路。信号模块除了传递信号外，还有电平转换与隔离的作用。
③功能模块
为了增强PLC的功能，扩大其应用领域，减轻CPU的负担，PLC厂家开发了各种各样的功能模块。它们主要用于完成某些对实时性和存储容量要求很高的控制任务。
④接口模块
CPU模块所在的机架称为中央机架，如果一个机架不能容纳全部模块，可以增设扩展机架。接口模块用来实现中央机架与扩展机架之间的通信。
⑤通信处理器
通信处理器用于PLC之间、PLC与远程I/O之间、PLC与计算机和其他智能设备之间的通信，可以将PLC接入MPI，PROFIBUS-DP，AS-I和工业以太网，或者用于实现点对点通信等等。CPU模块集成由MPI通信接口，有的还集成了其他通信接口。
⑥电源模块
（1）电源PLC一般使用AC220 V电源或DC24 V电源，电源模块用于将输入电压转换为DC24 V电压和背板总线上的DC5 V电压，供其他模块使用。
（2）软件设计 计算机操作系统上位机监控软件采用wincc 组态软件来实现。Wincc监控软件实现了对整个系统的数字量、模拟量的采集和处理，并显示在画面上，可以对生产过程进行实时监控。
采用step7对西门子可编程序控制器进行配置、编程，它可以利用编程语言STL、LAD、SFC进行编程。
（3）监控系统：主要功能是实现对生产线上的带钢进行定位， 跟踪。通过画面上的颜色变化、闪烁等功能来判断所连变量如流量、压力、泵的起停等。实时地发出所有发生的故障和报警。系统对机组的主要设备都可以控制。如开卷机、卷曲机、张力辊等的合分闸。设备分为手动和自动两种控制方式，可控制工艺段的各种阀门的打开和关闭。
（4）、PLC的通讯
PLC的通信包括PLC与远程I/O之间的通信、它将现场设备连接到控制装置，从I/O传送信号到PLC的CPU模块只需要毫秒级的时间。
参考文献
【1】 傅作宝。冷轧薄钢板生产[M].北京：冶金工业出版社。1996.
【2】 李久岭.冷轧带钢酸洗工艺[J].轧钢，2006，23（5）39—42
作者简介
李文科，男，1982、01、24，本科，汉族 吉林省通化市，单位：通化钢铁股份生产处，职称：自动化助理工程师，研究方向：PLC设计134003。
[关键词]可编程控制器（PLC）；通信处理器；监控系统
中图分类号：E965 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）46-0094-01
可编程控制器（programmable logic controller）简称为PLC，是一种数字运算操作的电子系统，由两台服务器，两台工程师站和六台操作员站加现场ET站组成。采用PROFIBUS-DP过程现场总线技术实现主站与从站的数据交换和分布式控制功能，通过上位机进行集中控制，完成可视化人机操作界面、通信、联网等功能。
按照PLC控制系统的设计基本原则一下酸洗机组的PLC控制系统。工作原理如图1：
PLC的外部设备主要是指控制系统中的输入输出设备，其中输入设备是对系统发出各种控制信号的主令电器，在编写控制程序时必须注意外部输入设备使用的是常开还是常闭触点，并以此为基础进行程序编制。在PLC内部存储器中有专用于输入状态存储的输入继电器区，各输入设备，由输入接口电路存储在该区域内，每个输入继电器可存储一个输入状态。电器”，可提供无数个常开、常闭触点用于编程。每个仅对应PLC存储单元中的一位（bit），该位状态为“1”，表示该“软继电器线圈” 通电，则程序中所有该继电器的触点都动作。输入继电器作为PLC接收外部主令信号的器件，通过接线与外部输入设备相联系，其“线圈”状态只能由外部输入信号驱动。
PLC采用集中处理的方法，即对输入扫描信号、执行用户程序和输出刷新都采用集中分批处理的工作方式。
下图为PLC的一个周期的扫描过程如图2：
（1）、硬件部分。酸洗PLC系统按控制生产线的每个部分分为钢卷运输、入口、出口、工艺、急停五个PLC。其中钢卷运输、入口、出口、工艺PLC采用西门子S7400属于模块式PLC，由机架、CPU模块、信号模块、功能模块、接口模块、通信处理器、电源模块和编程设备组成。通过CPU模块或通信模块上的通信接口，PLC被连接到通信网络上，本系统所采用的西门子ET200是基于PROFIBUS-DP现场总线的分布式I/O，是多通道模块化结构，采用S7300全系列模块、最多可扩展8个模块，可以连接256个I/O通道，适用于大点数、高性能的应用。
下面简单介绍一下各个组成部分：
①CPU模块
CPU模块主要由微处理器（CPU芯片）和存储器组成。负责不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出；存储器用来存储程序和数据。S7300、400模块将CPU模块简称为CPU。
②信号模块
输入模块和输出模块简称为I/O模块，开关量输入，输出模块简称为DI模块和DO模块，模拟量输入，输出模块简称为AI模块和AO模块，他们统称为信号模块。信号模块是系统的眼、耳、手、脚、是联系外部现场设备和CPU模块的桥梁。
模拟量输入模块用来接收和采集输入信号，开关量输入模块用来接收从按钮、选择开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等来的开关量输入信号；模拟量输入模块用来接收电位器、测速发电机和各种变送器提供的连续变化的模拟量电流电压信号。
CPU模块内部的工作电压一般是DC5V，而PLC的输入输出信号电压一般较高，在信号模块中，用光耦合器、光敏晶闸管、小型继电器等器件来隔离PLC内部电路和外部的输入输出电路。信号模块除了传递信号外，还有电平转换与隔离的作用。
③功能模块
为了增强PLC的功能，扩大其应用领域，减轻CPU的负担，PLC厂家开发了各种各样的功能模块。它们主要用于完成某些对实时性和存储容量要求很高的控制任务。
④接口模块
CPU模块所在的机架称为中央机架，如果一个机架不能容纳全部模块，可以增设扩展机架。接口模块用来实现中央机架与扩展机架之间的通信。
⑤通信处理器
通信处理器用于PLC之间、PLC与远程I/O之间、PLC与计算机和其他智能设备之间的通信，可以将PLC接入MPI，PROFIBUS-DP，AS-I和工业以太网，或者用于实现点对点通信等等。CPU模块集成由MPI通信接口，有的还集成了其他通信接口。
⑥电源模块
（1）电源PLC一般使用AC220 V电源或DC24 V电源，电源模块用于将输入电压转换为DC24 V电压和背板总线上的DC5 V电压，供其他模块使用。
（2）软件设计 计算机操作系统上位机监控软件采用wincc 组态软件来实现。Wincc监控软件实现了对整个系统的数字量、模拟量的采集和处理，并显示在画面上，可以对生产过程进行实时监控。
采用step7对西门子可编程序控制器进行配置、编程，它可以利用编程语言STL、LAD、SFC进行编程。
（3）监控系统：主要功能是实现对生产线上的带钢进行定位， 跟踪。通过画面上的颜色变化、闪烁等功能来判断所连变量如流量、压力、泵的起停等。实时地发出所有发生的故障和报警。系统对机组的主要设备都可以控制。如开卷机、卷曲机、张力辊等的合分闸。设备分为手动和自动两种控制方式，可控制工艺段的各种阀门的打开和关闭。
（4）、PLC的通讯
PLC的通信包括PLC与远程I/O之间的通信、它将现场设备连接到控制装置，从I/O传送信号到PLC的CPU模块只需要毫秒级的时间。
参考文献
【1】 傅作宝。冷轧薄钢板生产[M].北京：冶金工业出版社。1996.
【2】 李久岭.冷轧带钢酸洗工艺[J].轧钢，2006，23（5）39—42
作者简介
李文科，男，1982、01、24，本科，汉族 吉林省通化市，单位：通化钢铁股份生产处，职称：自动化助理工程师，研究方向：PLC设计134003。