SIMOTIOND在无缝钢管冷轧机中的应用

马振华

（山西太钢不锈钢股份有限公司钢管公司， 山西 太原 030003）

生产实践·应用技术

SIMOTIOND在无缝钢管冷轧机中的应用

马振华

（山西太钢不锈钢股份有限公司钢管公司， 山西 太原 030003）

主要介绍SIMOTION D在无缝钢管冷轧机中的应用，基于SIMOTION D强大的运动控制功能、ProfiNet通迅功能、Profibus通讯功能，在项目中使用了伺服控制系统和速度控制系统，Profibus通讯，以及使用CBE30通过ProfiNet与S120进行通讯。驱动充分利用了Simotion的各种编程语言包括MCC、ST、LAD等，及各种工艺对象，包括轴、凸轮等，实现了不锈钢冷轧管机多轴同步。

SIMOTION D ProfiNetProfibus同步 凸轮控制

随着工业的发展，人们对不锈钢钢管的要求也越来越高，山西太钢不锈钢股份有限公司（以下简称太钢）钢管公司为满足市场要求，经过多次调研考察，最后引进了俄罗斯EZTM公司的350三辊大口径不锈钢冷轧管机。图1和图2为350轧机主机和回转送进图片。

图1 主机图片

图2 回转送进床身

本设备位于太原市不锈钢产业园区，公司拥有年产5万t不锈钢无缝钢管能力。产品主要应用在电站锅炉、石油、石化、油井、铁路、造船、军工、核电等领域。

冷轧管机是整个钢管生产中控制钢管内外表面质量，钢管内外直径的重要设备。整个轧机分为上料床身、回转箱、送进床身、主轧制箱、出料系统、设备润滑、工艺润滑。上料床身主要功能是存储一定数量的钢管，然后一根一根把钢管装入送进床身；回转箱主要功能是负责对管坯内模（芯棒）进行同步旋转；送进床身功能是对管坯进行送进，将管坯慢慢推入主轧制箱，进行轧制；出料系统作用是把轧制好的钢管快速拉出，然后放入下料架；设备润滑主要是对机械齿轮等关键部位进行润滑；工艺润滑是在轧制过程中对管子的内外表面进行润滑，保证产品的内外表面质量。

本项目使用CPU 317-2 PN/DP一个，IM153模块3个，DI32点输入模块14个，DO32点输出模块5个，Simotion D445控制器1个，CX32扩展模块4个（Simotion D驱动轴扩展），CBE30 1个（Simotion d Profinet通迅板），CU320 1个，CBE20 1个（CU320 profiNet通迅板），AIM3个（主动接口模块，安装在电网和ALM之间，它集成了滤波器、预充电回路及电源电压监控电路），ALM3个（整流模块），电机模块12个（分为单电机模块和双电机模块），西门子伺服电机5台，西门子异步电机9台[1]。

1 控制系统构成

整个项目中的硬件配置、系统结构是各组成部分选择的依据。项目中S7-300与Simotion D445通过 Profibus进行主从通迅；D445与 S120通过Profinet进行通迅；D445和ALM、AIM，电机之间通过Drive-CLIQ进行通迅连接，如图3和下页图4所示。

图3 S7-300与Simotion D445的通迅

图4 Simotion D445的Drive CLiQ通迅连接

2 控制系统完成的功能

1）使用一个单独的CU320控制主电机，D445通过Prifinet与其进行数据交换。在使用中应注意以下配置：在CBE20的配置中PZD选择99 Automatic；infeed配置中报文选择 SIEMENS telegram 370, PZD-1/1；Drives配置中控制方式选择 21 Speed control with encoder。在完成这些配置后，对电机进行优化。

2）D445与S7-300通过DP总线进行主从通迅，配置如：打开硬件组态，双击D445从站，选择Configuration，单击New对所需要通迅的变量进行组态，如图5所示。

图5 D445硬件组态

3）在SIMOTION Scout软件中同样需要对与S7-300通迅的变量进行对应的组态,只有进行组态的变量才能在Scout软件中使用[2]。

3 使用MCC编程

MCC是一种图形化语言，适合处理(SIMOTION)的运动控制功能，配合MotionTasks能够高效地完成自动化的任务，本项目中多次使用MCC进行编程，MCC的建立过程：

1）选择项目下的PROGRAMS，双击Insert MCC unit，插入一MCC unit，并对插入的MCC unit进行重命名（例如MT_14），在Compiler菜单中勾选Permit programstatus允许程序状态监控，如图6所示。

图6 MCC状态监控设置

2）选择MT_14的+号，双击Insert MCC chart，对MCC chart进行重命名（例mt_14），Creation选择Program.如图7所示。

图7 新建MCC

3）双击mt_14对其进行编程，如图8所示。

图8 MCC编程

4）在自动轧制过程中，回转送进是跟随主电机运行的凸轮曲线进行同步的，下页图9的凸轮曲线是主机架在一个运行周期内，回转和送进电机的跟随曲线。

图9 凸轮曲线

4 项目运行

系统的投入时间，运行情况，用户的评价。

350轧机在2011年投入运行，一直稳定地运行，为太钢的大口径无缝钢管占领市场提供了有利的保证，同时对于太钢技术人员了解西门子新一代驱动器提供了良好的平台。

5 结语

随着西门子对S120的不断推广，S120在中国的应用也不断的增加，SIMOTION D控制器以其良好的编程控制能力为市场所接受。在调试过程中，西门子完善的技术资料，良好的技术支持为项目的实施提供了方便，为项目的顺利投产提供了有利的保证。

[1] 王薇.深入浅出西门子运动控制器[M].北京：机械工业出版社，2013.

[2] 徐清书.SINAMICSS120变频控制系统应用指南[M].北京：机械工业出版社，2014.

（编辑：苗运平）

Application of SIMOTION D in Steel Seamless Pipes of a Cold-Rolling Mill

Ma Zhenhua
（Shanxi Taigang Stainless Steel Tube Co.,Ltd.,Taiyuan Shanxi 030003）

This paper mainly introduces the application of SIMOTION D in seamless steel pipes of cold rolling mill, based on SIMOTION D strong motion control function,ProfiNet communication function,Profibus communication function,the servo control system and speed control system,Profibus communication are used in the project,and CBE30 communicates via ProfiNet and S120.The drive makes full use of various programming languages of Simotion including ST,MCC,LAD.And a variety of process objects,including shaft,cam,etc.,achieves multi-axis synchronization of stainless steel cold rolling mill.

SIMOTION D,ProfiNet,Profibus,synchronization,cam control

TP29

A

1672-1152（2017）01-0072-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.01.29

2016-12-15

马振华（1988—），男，山西代县人，本科，毕业于北京科技大学成人学院，现从事电气点检工作。