论文部分内容阅读
摘要： 结合莱钢冷轧厂2#可逆式轧机机组，介绍了莱钢冷轧厂2#轧机的过程数据采集分析系统PDA的系统组成和特点，以及PDA在诊断2#轧机系统故障中的作用，体现过程数据采集分析系统在实际生产中的应用价值。
关键词： PDA；数据采集；扫描周期
中图分类号：TF文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0320096－01
0 引言
莱钢冷轧厂2#可逆式轧机机组于2008年底投入运行生产，此系统采用西门子S7-400系列PLC，在设计之初就配备了IBA公司的过程数据采集系统PDA。此生产线自动化程度高，生产现场设备、检测信号多而分散，在运行投产期间出现过机组起步快停、起步快泄、HGC液压伺服阀不动作、速度不匹配等很多疑难问题，通过配合使用IBA的过程数据采集系统PDA快速的解决了以上疑难问题，为正常生产节约了时间，提高了效率，并以此数据作为参考，确保设备安全稳定的运行，提高了产品的质量。
1 2#轧机控制系统简介
莱钢冷轧厂2#轧机控制系统由2套西门子S7-400和2套FM458 PLC组成。其中，PLC1为轧机主令控制，包括张力控制、速度控制、物料跟踪等；PLC2为轧机顺控和辅助系统控制，包括润滑系统、高低压系统、入口和出口的顺序控制等；FM458（1）为轧机工艺控制，包括自动厚度、反馈、前馈、秒流量等的控制；FM458（2）为机架控制，包括液压辊缝、轧制力、辊形调整等控制。S7-400和FM458四套控制系统以及轧机主传动装置通过Profibus网络进行通讯连接，形成一个完整的控制系统，并可以确保快速可靠的数据交换。
2 PDA系统结构
PDA即过程数据采集系统，是Process Data Acquisition的缩写，是基于PC机的高性能数据采集系统，运行在WINDOWS NT、WINDOWS 2000或WINDOWS XP上，通过专门的PC卡连接多种外部设备，如模数转换器（PADU），PLC等。莱钢冷轧2#轧机PDA系统由1台ibaPDA-PC、一块ibaL2B-4-8网络采集卡、一块ibaFOB-4io-S光纤采集卡和2块PADU采集模块组成，采用Profibus和光纤分别对S7-400 PLC和主传动系统进行数据采集。PDA系统结构图见图1。
3 PDA的功能及特点
莱钢冷轧2#轧机PDA数据采集系统选用德国IBA公司的ibaPDA_V6.15.3，
它具有操作简单、使用灵活、高速数据采集等优点。除此之外还具有：
3.1 客户端-服务器结构
在客户端-服务器结构中，系统配置、数据采集、数据存储、实时数据显示可以分布在不同的计算机中。服务器负责数据采集和存储，客户端进行显示的特点。
3.2 多客户端功能
一台服务器可以同时被多台客户端访问，每台计算机还可以显示不同的信号，和服务器联网的任何一台计算机都可以对服务器进行配置的特点。
3.3 海量的信号处理能力
PDA V6根据采集的信号数量分为256、1024、2048 和无限几种授权方式。莱钢冷轧2#轧机PDA数据采集系统采用256点模拟通道和数字通道数据采集和存储的能力，为查找轧机故障提供数据分析基础。
3.4 采样速度灵活可调
采样速度可以从1毫秒到1000毫秒连续可调；对需要高速采样的环境，采样速度可达40微秒。
3.5 配置简单，即插即用
所有的配置设定都可以通过I/O Manager完成，界面清晰简单。
3.6 数据源类型丰富
可以接受如Fob，PROFIBUS，TCP/IP，OPC，Reflective Memory等多种数据源/接口。
3.7 虚拟信号与表达式编辑器
用户可以通过算术运算符自定义数学表达式生成虚拟信号。
3.8 灵活的数据记录方案
PDA V6支持多个数据存储器，每个存储器都可以独立工作。
4 PDA系统的应用分析
在2#轧机生产过程中，激光测速仪和速度编码器作为轧机速度控制中必不可少的速度测量设备，两者优劣互补。现场生产环境恶劣，与编码器相比，激光测速仪具有速度采样精确但稳定性不如编码器的特点；与激光测速仪相比，编码器稳定性高但速度采样精度低。为了得到又稳定又精确的速度值，两套设备都参与了轧机速度的控制。如图2显示的是激光测速仪和编码器速度采样曲线，通过PDA数据分析软件ibaAnalyzer_V5.10.3，可以对轧机生产过程中的数据参数进行历史数据回顾分析。
第一条曲线为2#轧机机组右侧激光测速仪速度采样曲线，第二条曲线为机组右侧编码器速度采样曲线，第一条与第二条曲线显示的速度基本相同，速度测量值相差不大，可以判断右侧速度基本稳定；第三条曲线为机组左侧激光测速仪速度采样曲线，第四条曲线为机组左侧编码器速度采样曲线，第三条与第四条曲线显示的速度略有差别，左侧激光测速仪采样的
速度值呈现脉冲式震荡，而编码器采样的速度值比较稳定，可以判断左侧激光测速仪在生产过程中出现测量不准确的情况。经分析，左侧激光测速仪出现脉冲式速度值是因为带钢张力不足引起带钢上下震动，导致测速仪无法准确测量出带钢的速度。
5 结语
莱钢冷轧厂2#轧机通过应用PDA数据采集系统并对采集数据进行分析，为解决2#轧机在生产过程中对高速运行设备难以查找故障原因提供了技术支持和分析方法，特别是对HGC液压伺服控制系统、辊缝自动压下控制的监控和对故障原因的查找。PDA快速采集的生产数据，为技术人员在最短的时间内查找故障原因、减少停机时间提供了保证，有效的提高了轧机生产效率。
参考文献：
[1]Process Data Acquisition System Manual,2006.
[2]罗福发，PDA系统及其在卷取机上的应用，冶金丛刊，2007，167（1）：29-31.
注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”
关键词： PDA；数据采集；扫描周期
中图分类号：TF文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0320096－01
0 引言
莱钢冷轧厂2#可逆式轧机机组于2008年底投入运行生产，此系统采用西门子S7-400系列PLC，在设计之初就配备了IBA公司的过程数据采集系统PDA。此生产线自动化程度高，生产现场设备、检测信号多而分散，在运行投产期间出现过机组起步快停、起步快泄、HGC液压伺服阀不动作、速度不匹配等很多疑难问题，通过配合使用IBA的过程数据采集系统PDA快速的解决了以上疑难问题，为正常生产节约了时间，提高了效率，并以此数据作为参考，确保设备安全稳定的运行，提高了产品的质量。
1 2#轧机控制系统简介
莱钢冷轧厂2#轧机控制系统由2套西门子S7-400和2套FM458 PLC组成。其中，PLC1为轧机主令控制，包括张力控制、速度控制、物料跟踪等；PLC2为轧机顺控和辅助系统控制，包括润滑系统、高低压系统、入口和出口的顺序控制等；FM458（1）为轧机工艺控制，包括自动厚度、反馈、前馈、秒流量等的控制；FM458（2）为机架控制，包括液压辊缝、轧制力、辊形调整等控制。S7-400和FM458四套控制系统以及轧机主传动装置通过Profibus网络进行通讯连接，形成一个完整的控制系统，并可以确保快速可靠的数据交换。
2 PDA系统结构
PDA即过程数据采集系统，是Process Data Acquisition的缩写，是基于PC机的高性能数据采集系统，运行在WINDOWS NT、WINDOWS 2000或WINDOWS XP上，通过专门的PC卡连接多种外部设备，如模数转换器（PADU），PLC等。莱钢冷轧2#轧机PDA系统由1台ibaPDA-PC、一块ibaL2B-4-8网络采集卡、一块ibaFOB-4io-S光纤采集卡和2块PADU采集模块组成，采用Profibus和光纤分别对S7-400 PLC和主传动系统进行数据采集。PDA系统结构图见图1。
3 PDA的功能及特点
莱钢冷轧2#轧机PDA数据采集系统选用德国IBA公司的ibaPDA_V6.15.3，
它具有操作简单、使用灵活、高速数据采集等优点。除此之外还具有：
3.1 客户端-服务器结构
在客户端-服务器结构中，系统配置、数据采集、数据存储、实时数据显示可以分布在不同的计算机中。服务器负责数据采集和存储，客户端进行显示的特点。
3.2 多客户端功能
一台服务器可以同时被多台客户端访问，每台计算机还可以显示不同的信号，和服务器联网的任何一台计算机都可以对服务器进行配置的特点。
3.3 海量的信号处理能力
PDA V6根据采集的信号数量分为256、1024、2048 和无限几种授权方式。莱钢冷轧2#轧机PDA数据采集系统采用256点模拟通道和数字通道数据采集和存储的能力，为查找轧机故障提供数据分析基础。
3.4 采样速度灵活可调
采样速度可以从1毫秒到1000毫秒连续可调；对需要高速采样的环境，采样速度可达40微秒。
3.5 配置简单，即插即用
所有的配置设定都可以通过I/O Manager完成，界面清晰简单。
3.6 数据源类型丰富
可以接受如Fob，PROFIBUS，TCP/IP，OPC，Reflective Memory等多种数据源/接口。
3.7 虚拟信号与表达式编辑器
用户可以通过算术运算符自定义数学表达式生成虚拟信号。
3.8 灵活的数据记录方案
PDA V6支持多个数据存储器，每个存储器都可以独立工作。
4 PDA系统的应用分析
在2#轧机生产过程中，激光测速仪和速度编码器作为轧机速度控制中必不可少的速度测量设备，两者优劣互补。现场生产环境恶劣，与编码器相比，激光测速仪具有速度采样精确但稳定性不如编码器的特点；与激光测速仪相比，编码器稳定性高但速度采样精度低。为了得到又稳定又精确的速度值，两套设备都参与了轧机速度的控制。如图2显示的是激光测速仪和编码器速度采样曲线，通过PDA数据分析软件ibaAnalyzer_V5.10.3，可以对轧机生产过程中的数据参数进行历史数据回顾分析。
第一条曲线为2#轧机机组右侧激光测速仪速度采样曲线，第二条曲线为机组右侧编码器速度采样曲线，第一条与第二条曲线显示的速度基本相同，速度测量值相差不大，可以判断右侧速度基本稳定；第三条曲线为机组左侧激光测速仪速度采样曲线，第四条曲线为机组左侧编码器速度采样曲线，第三条与第四条曲线显示的速度略有差别，左侧激光测速仪采样的
速度值呈现脉冲式震荡，而编码器采样的速度值比较稳定，可以判断左侧激光测速仪在生产过程中出现测量不准确的情况。经分析，左侧激光测速仪出现脉冲式速度值是因为带钢张力不足引起带钢上下震动，导致测速仪无法准确测量出带钢的速度。
5 结语
莱钢冷轧厂2#轧机通过应用PDA数据采集系统并对采集数据进行分析，为解决2#轧机在生产过程中对高速运行设备难以查找故障原因提供了技术支持和分析方法，特别是对HGC液压伺服控制系统、辊缝自动压下控制的监控和对故障原因的查找。PDA快速采集的生产数据，为技术人员在最短的时间内查找故障原因、减少停机时间提供了保证，有效的提高了轧机生产效率。
参考文献：
[1]Process Data Acquisition System Manual,2006.
[2]罗福发，PDA系统及其在卷取机上的应用，冶金丛刊，2007，167（1）：29-31.
注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”