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S7—300F故障安全系统在冷轧连退线中的应用 　　摘 要 此冷轧连退线的紧急停车系统由SIMATIC S7-300F 故障安全系统构成。本文对该系统中停车类型、停车控制方案、与机组通讯形式以及其实现方式进行阐述和分析，通过实际应用，实现了S7-300F 故障安全系统和连退线的融合，并形成了完整的紧急停车系统。 　　关键词 停车控制；故障安全系统；S7-300F 　　中图分类号：TG334 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）18-0071-02 　　1 概述 　　根据冷轧连退线工艺特点和自动控制需要，机组的通用控制功能由SIEMENS的SMATIC PCS7系统来完成，通过统一的硬件系统和完善的系统设计确保本系统具有良好的性能。SIEMENS PCS7系统包括所有的用于基础自动化硬件，从信号的采集到显示，因此它提供完整的硬件及相应的软件用于程序的编制、系统之间的通讯及运行。SIMATIC S7-400 PLC用于逻辑连锁、顺序控制和线协调控制以及带钢跟踪；工业以太网总线和Profibus用于基础自动化和其它各种设备之间的通讯；PLC S7-300F故障安全系统，提高了连续退火机组的安全级别。 　　2 机组中停车类型简介 　　连退线属于大型的热处理生产线，对于生产线上所有设备必须保证安全可靠，避免造成人员危害。在安全方面，使用以SIMATIC S7-300F 故障安全系统为核心的事故紧急停车控制系统（以下简称急停系统），从而满足生产线的安全需要。整个急停系统硬件核心为SIMATIC CPU 315-2 DP，并配置了通讯系统及中间继电器，满足了相关规范安全性要求。 　　参照EN 60204-1中停车类型的描述，该机组中停车类型有如下4种：1）E-Off（传动术语称为OFF2）意思是：即刻断开执行机构动力系统停车，从而实现立即断开电气断路器；2）E-Stop（传动术语称为OFF3）意思是：以生产线急停加速度停车或在传动设备控制下以设定加速度停车，生产线停车后切断动力电源；3）Q-Stop意思是：以生产线受控快停加速度停车，同时保持电源；4）N-Stop意为：以正常加速度受控停车，同时保持电源。仅第一种类型用于电气操作控制范围内的单个设备，其他类型用于机组设备相连的传动系统。 　　3 S7-300F故障安全系统设计及其控制方法 　　根据生产线机组设备构成，按照工艺控制不同停车需求要求，此急停系统采用分区控制与集中监控相结合的设计思想。根据机组工艺对设备控制的要求，本机组E-Stop时间按6s设计，当然停车时间取决于机械和带钢的转动惯量，最终参数需在调试阶段根据机械参数计算确定。 　　急停系统共分14个区，在ESA01区至ESA07区主传动中存在变频传动设备，四种停车类型都存在。该机组中Q-Stop和N-Stop功能在主线控制器中实现，SIMATIC S7-300F故障安全系统中实现E-Stop和E-Off两种停车类型控制。在ESA11区至ESA17区辅传动中都是恒速马达，只存在E-Off。 　　通过急停系统对上述两类分区设备进行E-Stop和E-Off停车类型控制，实现了分区控制和集中监控的要求。基础自动化系统软件及HMI 采用标准化和结构化的标准，在每个分区中实现了设备集中控制，在主控室HMI画面中能够清楚的显示急停信号所属分区位置，从而实现了集中监控的需求，保证了系统有更好的工作方式协调性、画面显示更标准、信息报警系统更完备及操作维护更方便。 　　3.1 机组软硬件设备组成 　　根据机组工艺及控制功能要求，S7-300F故障安全系统主要由CPU、通讯模块、I/O模块及中间继电器设备组成。CPU型号为CPU 315F-2 DP，其上面安装有处理速度达到100 ns的微处理器；存储器容量192KB，为高速RAM，用于与安全相关的和标准程序组件。带有PROFIBUS DP主/从接口可以用来建立高速、易用的分布式自动化系统。故障安全型数字量输入输出模块SM326作为集中式与SIMATIC S7-31xF-2DP一起使用，用于连接电磁阀、DC接触器和指示灯。 　　与SIMATIC S7系统的编程类似，S7-300F编程也是通过STEP 7编程工具创建非安全相关的用户程序。安全相关的程序的编程，需安装STEP 7中的“S7 F Distributed Safety”选件包，此包中含有实现F程序编程需要的功能快和控制块。 　　3.2 S7-300F故障安全系统和外部设备关系 　　S7-300F故障安全系统和外部设备之间连接关系如图1所示。当急停按钮激活后，S7-300F 故障安全系统是不受干扰的。急停是单独硬接线到每个传动设备的，每个传动设备可以立刻在各自最大电流极限下减速，或者