PLC系統(tǒng)軟件開發(fā)在本棒材連軋控制系統(tǒng)中，輸入輸出點(diǎn)數(shù)眾多，控制結(jié)構(gòu)與功能復(fù)雜，因此結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)方法是本系統(tǒng)控制程序設(shè)計(jì)的首選方法。我們將PLC控制程序分為信號(hào)采集、程序處理、信號(hào)輸出等部分。此外把傳動(dòng)控制系統(tǒng)的部分功能從PLC系統(tǒng)中分離出來，主要是為了提高傳動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性和運(yùn)行速度，從而提高整個(gè)PLC系統(tǒng)的資源利用率。這樣既保證了全系統(tǒng)的集中監(jiān)控管理，又保證了各種控制、保護(hù)的實(shí)時(shí)性，真正做到分散控制，集中管理。

　　PLC控制系統(tǒng)從繁重的傳動(dòng)控制任務(wù)中解脫出來，作為整個(gè)控制系統(tǒng)的中樞，主要的功能如下：（1）接收上位機(jī)的設(shè)定參數(shù)和控制命令并向上位機(jī)MMI人機(jī)接口傳送現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)。上位機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)工藝要求，例如，根據(jù)當(dāng)前軋輥實(shí)際輥環(huán)直徑、工藝設(shè)計(jì)的軋輥孔型參數(shù)、輥縫值、精軋末架軋輥設(shè)定的線速度值、空過機(jī)架、成品規(guī)格尺寸等計(jì)算棒材料型的寬度、高度和面積、各非空過機(jī)架的級(jí)聯(lián)系數(shù)、延伸率的設(shè)定值，粗、中軋機(jī)架間張力的堆拉系數(shù)、軋輥線速度的設(shè)定值、電機(jī)轉(zhuǎn)速的設(shè)定值、精軋機(jī)組各機(jī)架間活套高度、活套補(bǔ)償及其延時(shí)的設(shè)定值等。PLC作為通信中樞將傳動(dòng)和遠(yuǎn)程I/O的數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)通過Ethernet網(wǎng)向上位機(jī)MMI人機(jī)接口傳送。另外設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，PLC系統(tǒng)必須不斷向上位機(jī)傳送各設(shè)備保護(hù)開關(guān)狀態(tài)、傳感器狀態(tài)及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等信息，用于上位機(jī)MMI人機(jī)接口顯示。

　　（2）接收遠(yuǎn)程I/O站點(diǎn)的操作命令并傳送PLC系統(tǒng)的狀態(tài)。操作臺(tái)及機(jī)旁箱（遠(yuǎn)程I/O）的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備操作狀態(tài)及接近開關(guān)、液壓站、稀油站狀態(tài)信號(hào)以及就近檢測(cè)的軋件溫度值等通過該網(wǎng)傳送到PLC系統(tǒng)，并通過該網(wǎng)還要將PLC系統(tǒng)其它設(shè)備的操作狀態(tài)轉(zhuǎn)送到遠(yuǎn)程I/O站點(diǎn)，用于信號(hào)燈的顯示及報(bào)警。

　　（3）向傳動(dòng)控制系統(tǒng)傳送設(shè)定參數(shù)和命令并接收傳動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)測(cè)參數(shù)及狀態(tài)信息。PLC作為通信的中樞將上位機(jī)的設(shè)定值傳送到傳動(dòng)控制器，例如，級(jí)聯(lián)系數(shù)初始值，張力修正系數(shù)等。同時(shí)將遠(yuǎn)程I/O站的操作命令綜合后送到傳動(dòng)控制器，如軋機(jī)運(yùn)行命令、正反轉(zhuǎn)、聯(lián)動(dòng)、升降速、級(jí)聯(lián)干預(yù)、自學(xué)習(xí)、熱金屬檢測(cè)器狀態(tài)等。反過來，PLC還將接收傳動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)測(cè)參數(shù)，例如，實(shí)際轉(zhuǎn)速、實(shí)際電流、微張力系統(tǒng)學(xué)習(xí)值及活套高度實(shí)測(cè)值等，以及傳動(dòng)控制器的狀態(tài)信息，例如，準(zhǔn)備好命令、故障命令、報(bào)警命令、負(fù)荷繼電器狀態(tài)及己合閘信號(hào)等。

　　（4）實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自診斷。在編制控制軟件時(shí)，不僅要充分利用PLC各模塊的自診斷功能，還要根據(jù)工藝流程，在控制軟件中插入系統(tǒng)自診斷功能，實(shí)時(shí)判斷各傳感器的返回信號(hào)是否正確，并向上位機(jī)（MMI）、監(jiān)控機(jī)及操作臺(tái)傳送報(bào)警信號(hào)，方便系統(tǒng)維護(hù)人員檢修及操作人員的分析。

　　（5）實(shí)時(shí)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。PLC不斷掃描各個(gè)保護(hù)開關(guān)的狀態(tài)，以及電機(jī)電流、軋制速度等數(shù)值，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行是否正常，如高壓柜合閘是否正常、電機(jī)的風(fēng)機(jī)或稀油的潤(rùn)滑是否正常、液壓系統(tǒng)是否正常、電機(jī)軸承溫度是否過高、軋制速度是否過高或過低等。

　　應(yīng)用軟件功能由于PLC中的速度級(jí)聯(lián)、微張力及活套高度的控制下放到傳動(dòng)控制器中，主軋制線的PLC的控制功能得以簡(jiǎn)化，其主要功能如下。數(shù)據(jù)交換及通信與現(xiàn)場(chǎng)控制器（VersaMax）構(gòu)成的遠(yuǎn)程I/O站（操作臺(tái)及操作箱）實(shí)現(xiàn)通信，該Genius網(wǎng)采用雙網(wǎng)冗余的配置，當(dāng)A網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換到B網(wǎng)，PLC軟件可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的故障代碼，讀取當(dāng)前正在運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。當(dāng)PLC讀到網(wǎng)上數(shù)據(jù)時(shí)，要完成數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換，并按照操作工藝規(guī)程及邏輯將操作命令傳到傳動(dòng)控制器及MMI系取傳動(dòng)控制器信號(hào)，并根據(jù)這些信號(hào)的類型轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的格式，再通過Ethernet通信網(wǎng)傳送到412起落套控制由于微張力和活套高度控制已下放到傳動(dòng)控制器中，對(duì)微張力控制部分PLC只負(fù)責(zé)采集粗、中軋機(jī)架間的熱金屬檢測(cè)器的信號(hào)、軋機(jī)的負(fù)荷繼電器信號(hào)、主操作臺(tái)的操作命令及服務(wù)器（上位機(jī)）微張力調(diào)節(jié)給定值，并送到各傳動(dòng)控制器中。

　　對(duì)活套控制的重點(diǎn)是起落套控制。根據(jù)棒材連軋工藝的要求，軋制不同斷面尺寸的成品，所選用機(jī)分布式PLC控制系統(tǒng)在棒材連軋自動(dòng)控制中的應(yīng)用架數(shù)量是不同的，各機(jī)架的設(shè)定速度也是隨斷面規(guī)格的變化而不同，為此起落套時(shí)要采用相應(yīng)的延時(shí)控制。起套過早會(huì)因軋件的頭部未被咬入而造成故障，起套過晚又會(huì)因軋件的頭部疊軋而產(chǎn)生堆鋼。理論上活套的形成是因咬鋼時(shí)存在的動(dòng)態(tài)速降而產(chǎn)生，但實(shí)際上起落套的控制還要考慮起落套的命令到起套輥氣缸動(dòng)作之間的時(shí)間延時(shí)。因此起套的控制要綜合考慮多種因素。同時(shí)也要考慮落套時(shí)避免尾部擺動(dòng)而提前落套。

　　冷床上鋼控制冷床上鋼裝置（裙板）的作用是在適當(dāng)時(shí)刻將倍尺飛剪切完的軋件送到冷床上，軋件在冷床上的運(yùn)行受到幾個(gè)因素的影響：精軋機(jī)末架速度，水冷輥道的速度，倍尺剪剪切的長(zhǎng)度，每組冷床輸入輥道的速度（共3組），上鋼裝置在上部、中部及下部的停留時(shí)間、上鋼裝置的使用組數(shù)（共3組）、液壓閥的動(dòng)作時(shí)間及軋件的重量等。為了保證準(zhǔn)確的上鋼，即軋件的頭不能撞到冷床的上鋼裝置上，軋件的尾部要送到冷床上，軋件的尾部要對(duì)齊便于上鋼移動(dòng)。精軋機(jī)末架速度由軋制規(guī)程給定，剪切的長(zhǎng)度是由3倍尺飛剪設(shè)定的，水冷輥道及3組冷床輸入輥道按一定的超前率跟隨終軋速度，該速度由設(shè)定程序給定，也允許操作員在MMI上修改。在主操作臺(tái)的MMI上，操作員根據(jù)操作規(guī)程選定使用上鋼裝置的組數(shù)、上鋼延時(shí)時(shí)間及中位停留時(shí)間。精軋后的棒材以316m/s的速度進(jìn)入3倍尺飛剪，剪切后的棒材在3組不同速度的冷床輸入輥道上運(yùn)行，由于速差的作用將切斷后的棒材前后兩根分離，上鋼裝置正是利用前后兩根軋件分離的時(shí)間和拉開的距離完成上鋼動(dòng)作。PLC根據(jù)工藝設(shè)定值、精軋出口的熱金屬檢測(cè)器的ON/OFF信號(hào)、3倍尺飛剪的剪刃閉合信號(hào)、上鋼裝置的高、中及底位的接近開關(guān)的信號(hào)來控制上鋼裝置的液壓閥動(dòng)作。由于上鋼的好壞不但受到上述電氣及機(jī)械設(shè)備的影響，還受某些工藝因素的影響，例如軋件溫度、表面氧化鐵皮及重量等，因此PLC程序設(shè)計(jì)時(shí)還留有人工干預(yù)修正的接口。

　　軋件跟蹤軋件跟蹤是棒材連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的主要功能之一。在軋制生產(chǎn)過程中，同一時(shí)刻往往有多根軋件在生產(chǎn)線上的不同工序中加工處理。為了對(duì)整個(gè)軋制生產(chǎn)過程進(jìn)行自動(dòng)控制，必須區(qū)分每根軋件所在的位置，針對(duì)它們?cè)谏a(chǎn)線上的不同位置，及時(shí)地進(jìn)行相應(yīng)的自動(dòng)控制。PLC是根據(jù)生產(chǎn)線上各個(gè)區(qū)段的熱金屬檢測(cè)器和軋機(jī)的負(fù)荷繼電器的（ON/OFF）狀態(tài)變化來更新跟蹤指示字，根據(jù)跟蹤指示字的變化來判斷每根軋件的位置。為粗、中軋的微張力控制、精軋的活套高度控制、1與2飛剪的切頭/切尾控制、起落套的控制、上鋼裝置的控制及模擬軋鋼提供信號(hào)。

　　模擬軋鋼模擬軋鋼一般分為兩種類型：第1種是純軟件的模擬，這種模擬軋鋼通常在上位機(jī)中進(jìn)行，主要用于數(shù)學(xué)模型的檢驗(yàn)及工藝過程的離線分析。第2種是檢驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的電氣及機(jī)械設(shè)備的動(dòng)作可靠性的現(xiàn)場(chǎng)模擬，為開始軋鋼生產(chǎn)做準(zhǔn)備。本系統(tǒng)采用第2種模擬軋鋼，由主操作臺(tái)的操作員選擇是否投入該功能。模擬軋鋼系統(tǒng)可模擬生產(chǎn)線上有一塊鋼或同時(shí)有兩塊鋼在軋制，由操作員選擇。PLC根據(jù)軋件跟蹤的模擬信號(hào)，對(duì)1和2飛剪直流數(shù)字控制器進(jìn)行控制，檢查切頭及切尾時(shí)剪機(jī)能否準(zhǔn)確動(dòng)作。精軋機(jī)活套器的起套輥氣缸也要通過模擬軋鋼來檢查，看是否能按時(shí)升降。還有上鋼裝置也需要在開軋前檢查動(dòng)作是否正常。

　　結(jié)束語本控制系統(tǒng)充分利用了PLC，現(xiàn)場(chǎng)總線和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信等先進(jìn)技術(shù)，吸收了其它同類型控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，具有結(jié)構(gòu)開放、組態(tài)靈活、控制功能完善、操作簡(jiǎn)單規(guī)范等特點(diǎn)。本系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)，將速度級(jí)聯(lián)、微張力及活套高度的控制下放到傳動(dòng)控制器上的T400中，減輕了PLC的負(fù)擔(dān)，提高控制速度，降低系統(tǒng)成本。該套軋機(jī)已經(jīng)連續(xù)生產(chǎn)兩年多，實(shí)踐證明該系統(tǒng)穩(wěn)定，運(yùn)行可靠，滿足了工藝和生產(chǎn)要求。該系統(tǒng)的投入大大提高了生產(chǎn)和管理的自動(dòng)化水平，減少了故障發(fā)生率，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，為柳鋼創(chuàng)造了較大的經(jīng)濟(jì)效益。