S7-400 PLC在重卷機組的應用

李 強，陳茂林，趙良皓

（天津鞍鋼天鐵冷軋薄板有限公司，天津300308）

0 引言

S7-400 PLC由于具有抗干擾能力強、穩定可靠性高、故障率低等優點，在現今的工業控制領域得到了廣泛的應用。本文主要介紹了S7-400 PLC在天津鞍鋼天鐵公司重卷機組的應用情況及常見的故障處理方法。

1 S7-400 PLC的概念及系統組成

1.1 S7-400 PLC的概念

S7-400 PLC采用模塊化無風扇的設計，可靠耐用，同時可以選用多種級別（功能逐步升級）的CPU，并配有多種通用功能的模板，使用戶能夠根據需要組合成不同的專用系統。當控制系統規模擴大或升級時，只要適當地增加一些模板，便能使系統升級和充分滿足需要。

1.2 西門子PLC的系統組成

S7-400 PLC自動化系統采用模塊化設計。它所具有的模板的擴展和配置功能使其能夠按照每個不同的需求靈活組合。下面對重卷機組中使用的各種模塊進行介紹。

1.2.1 電源模板

選用PS407模板，通過背板總線給S7-400模板供電，輸入電壓：120/230VAC。

1.2.2 CPU模板

選用CPU 416-2DP模板，內置Profibus DP接口使其能作為主站直接連接到Profibus DP現場總線；Profibus網數據傳輸率最大可到12M。

1.2.3 高速計數模板

用于帶鋼卷取長度（重量）檢測與控制，選用FM350-2智能性8通道模塊，可通過集成數字輸入端直接連接門控信號，具有比較功能和能夠通過集成數字輸出端輸出響應。最大計數頻率200 kHz。

1.2.4 數字量輸入模板

用于開關量的輸入，工作電壓DC24V。

1.2.5 數字量輸出模塊

用于開關量的輸出，工作電壓DC24V，晶體管型輸出。

1.2.6 通訊處理器

用于將S7-400連接到Profibus和工業以太網能夠實現PLC、交流變頻器和HMI工程師站通訊減輕CPU的通訊任務，進一步增加連接性能。通過通訊處理器提高了S7-400的通訊能力，作為ET200分布式I/O系統或交流變頻器的主站，與編程器和人機接口設備通訊。

1.2.7 擴展接口模塊

用于ET-200模塊化I/O站與Profibus DP網絡的連接。

1.2.8 分布式I/O

ET200模塊化I/O站：用于安裝在操作臺等I/O點較為集中的電氣設備。

2 S7-400 PLC的應用及故障處理

鞍鋼天鐵重卷檢查機組用于將來料帶卷經切邊、檢查后進行重卷、分卷。S7-400 PLC是利用STEP7的硬件組態工具HW Config進行組態和參數化（如圖1所示）。系統的編程語言為LAD和FBD混合編程，既可以縮短編程和調試時間，又節約了程序的優化時間。

圖1 S7-400組態圖

以上卷小車的自動上卷程序為例，對S7-400 PLC程序的應用情況進行分析。本段程序主要介紹了上卷小車如何從存料臺或交接鞍座連接到鋼卷，經過對鋼卷的測寬和測徑，最后把鋼卷穿進開卷機的芯軸。

程序1為上卷小車從存料臺或交接鞍座連接到鋼卷的過程（見圖2）。首先，程序通過兩個限位開關來判斷接取鋼卷的位置，之后通過限位開關和比較功能塊來實現鋼卷的定位，從而完成接取鋼卷的動作。

程序2為上卷小車在接取鋼卷后測量鋼卷寬度的過程（見圖3）。首先，程序通過測寬光柵上升沿和下降沿的變化，獲得橫移編碼器的兩個數值＃width1_1和＃width1_2，然后將兩個數值做減法，可得到＃width1_3，即鋼卷的寬度。

程序3為上卷小車在接取鋼卷后測量鋼卷半徑的過程（見圖4）。首先，程序通過上卷小車測徑完成點1＃光電開關，得到上升編碼器的一個數值MD1460，之后通過上卷小車測徑完成點1＃光電開關的下降沿變化，得到上升編碼器的另一個數值MD1464，MD1460 減去 MD1464 得到數值#temp3_6。根據公式sin1.396263＝R/（#temp3_6－R），計算出鋼卷的半徑R（MD1450）。上卷小車測徑完成點2＃光電開關的動作和計算原理同1＃相同。

程序4為上卷小車將鋼卷穿進開卷機芯軸的過程（見圖5）。首先，將4130減去#width_half（鋼卷寬度的一半），得到數值#L_x；再用#width1_2減去DB12.DBD8，得到數值 #L_act；最后，用 #L_x 減去#L_act，得到了數值#Lx_Lact（上卷小車到開卷機芯軸的實際行走距離）。根據數值#Lx_Lact與MD140（HMI上卷小車標定）的比較，得出鋼卷在開卷機芯軸的實際位置。

圖2 上卷小車從存料臺或交接鞍座連接到鋼卷的過程圖

圖3 上卷小車在接取鋼卷后測量鋼卷寬度的過程圖

圖4 上卷小車在接取鋼卷后測量鋼卷半徑的過程圖

圖5 上卷小車將鋼卷穿進開卷機芯軸的過程圖

在日常維護中出現的常見問題及處理方法：每年對S7-400的電池進行更換，以免在長時間斷電的情況下造成程序丟失。S7-400對運行環境的溫度要求比較高，必須保證在低于40℃的環境中運行。自投產以來，S7-400曾出現過CPU所有指示燈閃爍、CP443故障燈亮、電源模塊指示燈正常的故障現象，通過將電源模塊斷電，拔出儲存卡，重新通電，CPU恢復正常，說明為儲存卡（CF）損壞，將其更換即可。另外，還曾出現過CPU一直處于STOP狀態，重新通電后仍不能恢復正常，通過更換CPU模塊重新組態后，恢復正常。

3 結束語

本文主要對S7-400 PLC的組成和硬件進行了介紹，同時結合現場實例說明了S7-400 PLC的應用過程，以及S7-400 PLC一些常見故障問題的處理方法。只有不斷掌握硬件和程序，才能解決現場出現的各種故障問題。