1． 引言

    近几年，由于市场对彩涂板的需求量日益增加，广泛应用在家电产品，办公设施，汽车板等行业。同时，市场对彩涂板质量的要求与过去相比更加严格。为达到较高的成材率，节省人力和能源的目的，唐钢冷轧薄板彩涂生产线引进世界先进设备，自动化系统采用美国A—B公司的ControlLogix系统，实现对彩涂生产线的数据采集、过程控制、顺序控制、传动控制及运动控制、安全连锁等。

2．Controllogix系统特点

    Controllogix是罗克韦尔自动化公司在1998年推出AB系列的模块化PLC，代表了当前PLC发展的最高水平，是目前世界上最具有竞争力的控制系统之一，Controllogix将顺序控制、过程控制、传动控制及运动控制、通讯、IO技术集成在一个平台上，可以为各种工业应用提供强有力的支持，适用于各种场合，最大的特点是可以使用网络将其相互连接，各个控制站之间能够按照客户的要求进行信息的交换。 Controllogix采用框架式结构，所有得模块都插在框架的背板上，背板支持模块的热插拔。鉴于工业现场的高可靠性要求，Controllogix可以提供完善的控制器冗余功能，采用热备的方式构建控制器，两个框架采用完全相同的配置，之间使用同步电缆连接，不仅控制器可以采用热备，通讯网络、控制器的电源也可以采用相似的方式进行热备，这样大大提高了控制器及网络运行的可靠性。 

    在组建通讯网络时，Ethernet/ip、controlnet是比较常用的通讯协议，除此之外，Controllogix还支持devicenet、DH+、RS232、DH485等。使用Ethernet/IP可以很方便的把控制器接入到通常所说的局域网中，和局域网的计算机协同工作。
    
    Controllogix的编程软件是Rslogix5000,在Rslogix上可以使用梯形图、块图等方式进行编程，图形化的界面使繁重的编程开发成为了一种乐趣，完成后只要将程序下载到控制器模块之上就可以了，大大缩短了开发周期； Rsview32提供了基于组件的监视控制功能，它的强大的功能不仅可以用于Controllogix的人机界面的组态，而且也可以用于对其他的PLC的监控，功能强大。Rsnetworx是一个网络调度软件，如果使用了 controlnet，就必须使用rsnetwors对网络的有关参数进行设置，否则网络不能正常工作。上述三个软件都是基于RSLINX的， RSLINX是所有的Controllogix模块的驱动，也支持所有的AB的总线协议。
       
    通过软件和硬件的结合，Controllogix可以稳定可靠地完成工业的各种控制要求，使用各种工艺.

3．彩涂生产线工艺简介

    生产线由以下几部分组成： 

    (1)  入口段

    (2)  入口活套段 

    (3)  化学处理段 

    (4)  涂层段 

    (5)  出口活套段

    (6)  出口段 

    3.1入口段

    通过测宽、测径后的钢卷由运卷小车输送并插入开卷机，钢卷头部由夹送辊送入双切剪，在这一区域安装两套入口钢卷座、入口运卷小车、开卷机和夹送辊。钢卷头部有缺陷的部分由双切剪剪掉，由带钢输送台把钢卷输送到缝合机，将前后两卷带钢头尾缝合在一起。入口处钢卷处理为自动和手动。本段特点：生产线上安装两台开卷机，双排型缝合机。

    3.2入口活套段

    入口活套有效储量为 175米，与入口钢卷的处理时间对应，在穿带过程中，为了消除危险，活套上辊是移动的，下辊是固定的。当带钢缝合时，工艺段可以保持正常工艺速度连续生产。

    3.3化学处理段 

    在活套后部，安装清洗和漂洗设备，除去带钢表面油脂和氧化物。清洗设备由1个碱洗槽，1个刷洗槽，1段表面调整，4个热水漂洗槽清洗段和1台化学涂层机组成 。碱洗槽用喷淋法进行化学清洗和脱脂， 刷洗槽用机械方法进行清洗和脱脂，表面调整为了增加化学液与镀锌板的附着力，增强耐弯、耐剥落能力，热水漂洗槽使用喷热水除去带钢表面残留物，化涂机将带钢表面涂上化学保护膜，增加涂料与基板的附着力。预处理为铬酸盐辊涂处理。
各段的温度、液位被自动控制，浓度测量显示。

    3.4涂层段 

    这一部分由涂层机和炉子组成。 

    (a)涂层机 

    经过化学处理的带钢进入涂层机由涂层机对带钢进行涂层。在这条生产线上，涂层工艺分两步进行。第一步为初涂。第二步为精涂。涂层厚度由涂敷辊的频率和两个辊之间的位置可以很容易控制，在备用精涂机上安装快速更换颜色装置。涂膜厚度由辊子旋转速度和测辊缝传感器控制，连接处可以由专用设备拆卸。涂层机维护方便：涂头可以从工作侧抽出，涂层机由轴承箱操纵杆快速更换。

    (b) 炉子段 

    炉子段由(4)部分组成，依此为No.1初涂炉，No.1冷却装置，No.2精涂炉，No.2冷却装置，目的是对带钢进行烘干。No.1初涂炉，No.1冷却装置安装在第二层上，No.2精涂炉，No.2冷却装置安装在第三层上。
经过No.1初涂机，带钢进入No.1初涂固化炉，由热空气加热到所需烘烤温度，然后进入No.1冷却装置。
No.1冷却装置通过喷水对带钢进行冷却，冷却后的带钢通过 No.1干燥器进入No.2涂层机。
经过No.2精涂机，带钢进入No.2精涂固化炉，由热空气加热到所需烘烤温度，然后进入No.2冷却装置。
每个炉子的温度由PLC 控制，目的是保证任何尺寸带钢的烘烤温度. 炉内带钢位置由控制垂度传感器自动控制，为了保证安全，溶剂浓度由低爆炸极限（LEL）传感器显示，带钢温度由辐射高温计自动控制。

    3.5出口活套段

    出口活套有效储量为175米，与出口段分卷造成的减速相对应。出口活套与入口活套采用同样的方法，在穿带过程中为了消除危险，活套上辊是移动的，下辊是固定的。 

    3.6出口段

    从出口活套出来的钢卷由出口剪分段，然后由张力卷取机卷取，卷好的钢卷由运卷小车放置在出口钢卷座上。这一区域安装转向夹送辊，带式输送台，皮带助卷器，出口运卷小车和出口钢卷座。出口处钢卷处理为自动和手动。贴保护膜装置布置在检查站之后保护涂层表面，在生产线上安装一台张力卷取机，从张力卷取机到钢卷座，出口钢卷处理是全自动的。

    4.1 ControlLogix控制系统拓扑图

    
    4.1.1网络

    整个彩涂生产线ControlLogix控制系统通过ControlNet网实现控制站之间进行通讯、控制器与传动控制系统的通讯、控制器与一级服务器之间的通讯。通过以太网实现一级服务器与客户端以及二级服务器之间的通讯。ControlNet网络通讯接口模块采用1756CNBR。ControlNet网是一个实时的控制网络， Controllogix控制系统的ControlNet网打破了PLC系统传统的Souce-Destination(源-目的地)的点对点和巡检的通讯模式，而采用了现进的Producer-Consumer(生产-消费)的通讯模式。其支持计划性信息和非计划性信息的传输，用ControlNet取代了以往多种主控网和现场网的功能。并具备了对实时性数据传递的确定性，可重复性和实时性要求。ControlNet和ControlLogix框架的连接由模板CNB或CNBR来实现，网络介质用75Ω同轴电缆组成，网络每段最大传输距离1000M，段与段之间用中继器可以延伸网络，网络传输速率达到5M/秒，既可以组成单独通讯网络，也可以组成冗余通讯网络。ControlNet网络配置的特点是无论是CPU框架还是远程扩展框架均由CNB(CNBR,冗余配置)模块挂在ControlNet网络上，然后由软件进行管理扩展模块的归属，这一特点使网络的扩展和走线十分灵活。该系统还可以用以太网通讯模板和DH+通讯模板做网桥，将ControlNet网分别连到以太网和DH+网上，做到控制网和管理网合二为一。

    4.1.2   ControlLogix控制器和模板

    CPU选用最新的ControlLogix控制器1756-L61，控制器内存为2M。数字量输入模板采用1756-IB32；数字量输出模板采用1756-OB32；模拟量输入模板采用1756-IF16；模拟量输出模板采用1756-OF8。 

    4.2 软件组成

    编程软件采用RSLoix5000，实现对ControlLogix系统组态及控制程序的编制及调试。通讯软件RSLinx，用于RSView32、RSLoix5000的通讯驱动。网络软件RSNetwork for ControlNet 用于ControlNet网络组态、规划和调度。

    工作图形软件采用ROCKWELL公司的RSView32 6.3工控组态软件。

5．控制功能

    5.1 人口段控制：

    入口段功能：入口小车自动运卷控制；钢卷高度对中、宽度对中、自动侧宽测径。自动上卷、自动穿带、自动切带头、带尾。入口段速度和张力的控制等。

    5.2 人口活套段控制：

    主要控制入口活套的张力以及入口活套的充放套。以满足工艺段可以保持正常工艺速度连续生产。

    5.3化学处理段控制：

    主要控制清洗、漂洗、表调各槽的温度、液位及浓度；化学处理段带钢的速度和张力。

    5.4涂层段控制：

    主要控制固化炉的温度、压力及带钢在炉内的垂度；各个涂机的运行速度；该段的带钢张力和速度。

    5.5出口活套段控制：

    主要控制出口活套的张力以及除口活套的充放套。以满足工艺段可以保持正常工艺速度连续生产。

    5.6出口段控制：

    出口小车自动运卷控制；自动称重。自动卸卷、自动穿带、自动切分切、缝合点剪切。出口段速度和张力的控制等。

6．结论

    ControlLogix系统在唐钢彩涂生产线的应用结果表明，该系统具有以下优点：

    1） 高可靠性：系统自2004年5月份投运至今未发生任何控制系统故障，保证了生产的可靠性。

    2） 系统的升级灵活：ControlLogix的内存采用FlashMemory结构，控制器版本的升级，通过软件完成。

    3） 适合顺序、过程、传动和运动控制的模块化、高性能控制平台：每个ControlLogix处理器可以执行多个控制任务，减少所需要的控制器个数，这样，排错更快。可以分别触发多个周期任务以便达到更高的性能水平。

    4） 通用的编程环境和Logix控制引擎：无论选用的平台和网络，通过使用通用的控制模型，都可以降低系统成本，简化集成。组态和编程是一致的，这样，不论开始的程序开发还是长远的系统维护，都很方便。

参考文献: 

    [1] LOgix5550用户手册 

    [2] LOgix5550指令集

    [3] RSView32用户手册

                                    唐山钢铁公司计控处（河北唐山 063020）王义 田亮 刘冀川 王义飞