西門子OP27面板功能優(yōu)化

周彬

摘要： 酒鋼二高線是2002年投資建設(shè)的項(xiàng)目，控制系統(tǒng)主要配置為西門子設(shè)備。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為S7–400PLC、傳動(dòng)系統(tǒng)為6SE70系列，集卷區(qū)配置OP27操作面板，用于集卷板收集位置的選擇、分離爪打開延時(shí)時(shí)間的設(shè)置、運(yùn)卷小車收集散卷后停止位的定位、集卷板低速運(yùn)行速度控制參數(shù)的設(shè)定等;在OP27操作面板進(jìn)行用戶程序編輯時(shí)，由于數(shù)據(jù)設(shè)置沒有對(duì)輸入數(shù)據(jù)的范圍進(jìn)行限制，通過(guò)面板輸入超范圍的控制參數(shù)，將會(huì)造成集卷板、運(yùn)卷小車發(fā)生設(shè)備事故。

關(guān)鍵詞： 集卷;西門子OP27控制板;技術(shù)改造;效果

工藝流程

酒鋼二高線的集卷區(qū)包括斯太爾摩風(fēng)冷輥道、集卷站、PF線、打包機(jī)、稱重掛牌、卸卷站等設(shè)備，其中單體最復(fù)雜的就是集卷站的控制。集卷站包括集卷筒、雙臂芯軸（包括內(nèi)心軸）、布線器、分離爪、浮筒、集卷板、集卷板抱臂、運(yùn)卷小車、小車抱臂等設(shè)備，其作用是將散卷收集成盤卷，并掛在PF線的C型勾上，然后由C型勾運(yùn)往下一道工序。

集卷站工作過(guò)程：散卷進(jìn)人集卷筒，當(dāng)散卷堆積到設(shè)定高度時(shí)分離爪打開，散卷落在集卷板抱臂上;集卷板抱臂慢速下降，當(dāng)散卷末端完全進(jìn)入集卷筒后，延時(shí)0.5秒分離爪閉合。這時(shí)，集卷板抱臂開始快速下降，內(nèi)心軸下降，浮筒落下。集卷板抱臂下降到低位后打開，打開到位后，雙臂芯軸開始旋轉(zhuǎn)，同時(shí)集卷板抱臂上升;芯軸旋轉(zhuǎn)到位后，當(dāng)集卷板抱臂已升到最高位時(shí)，內(nèi)芯軸將浮筒升起，集卷板抱臂閉合。運(yùn)卷小車從卸卷位行至PARK位等待，有盤卷的芯軸轉(zhuǎn)至水平時(shí)，運(yùn)卷小車從PARK位運(yùn)行至芯軸位接卷，盤卷筐升到最高位，接住盤卷，接著小車抱臂閉合，扶住盤卷，運(yùn)卷小車行至卸卷位置;小車抱臂打開，盤卷筐下降，完成一個(gè)循環(huán)。

系統(tǒng)組成

從工藝流程可以看出，集卷站的控制主要包括：分離爪的打開/閉合控制;雙臂芯軸旋轉(zhuǎn)控制;內(nèi)芯軸升降的控制。集卷板抱臂開合和升降控制;運(yùn)卷小車行走控制;集卷板抱臂升降控制;小車抱臂壓緊裝置的控制。

根據(jù)以上工藝要求，主要是邏輯和順序控制，控制系統(tǒng)選用了西門子公司的S7–400PLC。還配置了兩個(gè)ET-200遠(yuǎn)程站，用于聯(lián)接操作臺(tái)和現(xiàn)場(chǎng)操作箱上的操作信號(hào)，采集現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)信號(hào)。OP27通過(guò)與操作臺(tái)之間建立通訊，實(shí)現(xiàn)對(duì)集卷站設(shè)備的控制。系統(tǒng)組成如圖所示，所有控制信號(hào)、設(shè)備狀態(tài)等信息通過(guò)PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)與主站系統(tǒng)進(jìn)行通信。

技術(shù)改造的必要性

集卷OP27操作面板用于集卷板收集位置的選擇、分離爪打開延時(shí)時(shí)間的設(shè)置、運(yùn)卷小車收集散卷后停止位的定位、集卷板低速運(yùn)行速度控制參數(shù)的設(shè)定等。

如表1，崗位操作人員在OP27操作面板畫面進(jìn)行用戶程序編輯時(shí)，由于數(shù)據(jù)設(shè)置沒有對(duì)輸入數(shù)據(jù)的范圍進(jìn)行限制，操作者通過(guò)面板可以輸入任一數(shù)值，當(dāng)輸入數(shù)值超出控制參數(shù)范圍，將會(huì)造成運(yùn)卷小車故障跳閘、集卷板拉斷鏈條、運(yùn)卷小車脫離軌道的重大設(shè)備事故。此類事故投產(chǎn)以來(lái)已發(fā)生過(guò)5次，每次事故處理不僅耗時(shí)耗力，還要投入大量的設(shè)備費(fèi)用，制約著產(chǎn)量和效益的提高。

例如：分離爪延時(shí)時(shí)間設(shè)定為60秒，當(dāng)散卷末端完全進(jìn)入集卷筒后，延時(shí)60秒后分離爪才會(huì)閉合，導(dǎo)致下一控制環(huán)節(jié)的動(dòng)作延時(shí)。

技術(shù)改造步驟與方法

在集卷區(qū)控制程序中增加實(shí)數(shù)、整數(shù)類型數(shù)據(jù)的限定功能。通過(guò)對(duì)OP27操作面板輸入控制參數(shù)的上下限予以限定，使參數(shù)超出有效值后，輸入?yún)?shù)不能執(zhí)行。限制前后的參數(shù)對(duì)比結(jié)果見表2所示。

通過(guò)對(duì)參數(shù)輸入值的范圍進(jìn)行限定，達(dá)到控制輸入值的目的，然后將從PLC中讀到的OP27控制參數(shù)值連接至PDA數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制參數(shù)的實(shí)時(shí)記錄、監(jiān)控，并分析存在的疏漏。表3為某次生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)際輸入值。

對(duì)控制程序和WinCC用戶程序進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到了控制人為事故發(fā)生的目的，通過(guò)PDA監(jiān)控分析，建立較為完備的控制方案，為設(shè)備的預(yù)知維修提供技術(shù)支撐。下圖為PDA監(jiān)控記錄。

效益計(jì)算

發(fā)生一次此類事故，造成的損失計(jì)算如下：

設(shè)備損壞后進(jìn)行恢復(fù)的備件費(fèi)用：軸承座（SN520）2套，需要0.028萬(wàn)元;編碼器（ZE115M Art Nr.173–00001）一個(gè)，需要0.94萬(wàn)元，介質(zhì)拖鏈（TL180-R350*9.36）一套，需要1.3萬(wàn)元，油管（32/4SA），需要0.078萬(wàn)元。合計(jì)備件損失為0.028+0.94+1.3+0.078=2.35萬(wàn)元。

設(shè)備修復(fù)將耗時(shí)3小時(shí)，其中人工費(fèi)用：恢復(fù)集卷板鏈條需要鉗工3人，其工時(shí)為3*3=9h;恢復(fù)運(yùn)卷小車掉道和損壞的油管需要起重工1人，天車工1人，鉗工3人，其工時(shí)為（1+1+3）*3=15h;恢復(fù)編碼器和運(yùn)卷小車損壞線路，需要電工3人，其工時(shí)為3*3=9h。每個(gè)人的工時(shí)價(jià)格按照68元/h計(jì)算，所有人員的工時(shí)費(fèi)用合計(jì)為（9+15+9）*68=0.22萬(wàn)元。按照搶修1.5倍工時(shí)計(jì)算為0.22*1.5=0.33萬(wàn)元。

影響軋線3小時(shí)（180min）造成的高爐煤氣和電耗損失為（5.4+95.94）*180=1.82萬(wàn)元。

影響軋線生產(chǎn)3小時(shí)產(chǎn)量按照當(dāng)班生產(chǎn)HPB300 ∮8.0，班產(chǎn)量2400噸，損失的產(chǎn)量為2400/8*3=900噸，按照目前價(jià)格2000元/噸計(jì)算，其產(chǎn)量損失為900*2000=180萬(wàn)元。

因此，出現(xiàn)此類事故后，造成的直接損失為2.35+0.33+1.82=4.5萬(wàn)元，間接損失180萬(wàn)元，合計(jì)損失184.5萬(wàn)元。

結(jié)束語(yǔ)

操作人員在通過(guò)西門子OP27操作面板畫面進(jìn)行用戶程序編輯時(shí)，由于沒有對(duì)輸入數(shù)據(jù)的范圍進(jìn)行限制，存在漏洞。當(dāng)操作者通過(guò)面板誤輸入超范圍的控制參數(shù)，將會(huì)造成重大設(shè)備事故，影響生產(chǎn)秩序。對(duì)輸入?yún)?shù)進(jìn)行限制后，杜絕了由人為誤操作引起的重大設(shè)備及人生傷害事故發(fā)生的因素。建立了較為完備的生產(chǎn)控制方案，在生產(chǎn)中發(fā)揮了一定的作用，使操作者因誤操作引起的重大設(shè)備事故為零。