CN114384858A - 一种用于冷轧处理线的结合安全门控制的急停控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于冷轧处理线的结合安全门控制的急停控制方法，将安全门控制叠加到冷轧处理线急停控制系统中，整合安全门控制、急停控制、生产线控制功能，在PROFIBUS平台的总线系统中，共用一条数据链路，在满足控制系统安全稳定的前提下，实现控制网络和安全网络的融合，冷轧处理线的结合安全门控制的急停控制方法，将设备和人员进行安全隔离，实现了当机组生产时自动上锁，当机组需要检查调整时，相应区域断电，保障操作人员和维护人员安全。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，特别涉及一种用于冷轧处理线的结合安全门控制的急停控制方法。
背景技术
生产线急停控制原理，在发生人身或设备安全隐患时，通过操作台\箱的急停按钮、或者PLC系统内部的逻辑判断，使变频传动按生产线的急停加速度停车，恒速电机按各自的急停加速度停车，同时切断相应比例阀、电磁阀的供电，进而来保证人身、设备的安全。引自：杨振兴.急停系统在冷轧连退生产线上的控制策略与改造.全国冶金自动化信息网年会，2015。
生产线急停控制具体实现方式，采用安全PLC和安全继电器，当出现急停故障时，相关区域的输出模块的全部输出断电，该区域所有设备处于安全方式，从而防止了故障扩大。急停CPU对程序的处理结果通过输出模块给到中间继电器，然后再送至各个区域的中间继电器通过无源触点给各用电设备。引自：张艳娥.基于S7-300F的冷轧连续生产线急停系统.计算机光盘软件与应用，2013(2)。
现有技术问题，急停控制系统的广泛应用，避免了大部分设备和人身事故，但是每年冷轧处理线生产中还是会出现一定数量的人员伤亡事故，其中，冷轧处理线包括冷轧酸洗线、冷轧脱脂线、冷轧连退线、冷轧镀锌线、冷轧彩涂线、横切/纵切/包装等，引自：丁志宇.冷轧处理线带钢张力控制模型的研究与应用.冶金自动化，2018(4)。重点集中在入口步进梁、上卷、分切剪、圆盘剪、卸卷、出口步进梁等需要检查调整的区域，需要进一步提高人员的安全保障。
另外，现有技术中，急停控制系统柜内、急停柜与远程柜之间、急停柜与变频传动柜之间采用大量接触器硬线回路，通过无源触点控制设备急停，存在一定的故障率，故障查找也比较困难。
发明内容
针对现有技术存在的问题及技术要求，本发明的目的是提供了一种用于冷轧处理线的结合安全门控制的急停控制方法，将安全门控制叠加到冷轧处理线急停控制系统中，整合安全门控制、急停控制、生产线控制功能，在PROFIBUS平台的总线系统中，共用一条数据链路，在满足控制系统安全稳定的前提下，实现控制网络和安全网络的融合。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种用于冷轧处理线的结合安全门控制的急停控制方法，硬件设计包括故障安全型 PLC、安全门急停控制I/O站、执行机构I/O站、执行机构传动站、检测编码器、检测机构I/O站；所述的故障安全型PLC与安全门急停控制I/O站相连；所述的安全门急停控制 I/O站与执行机构I/O站相连；所述的执行机构I/O站与执行机构传动站相连；所述的执行机构传动站与检测编码器相连；所述的检测编码器与检测机构I/O站相连。
所述的安全门急停控制I/O站，采用标准电源模块供电，故障安全型数字量输入模块采集急停和安全门操作指令，采集的操作指令包括安全门关闭检测开关、安全门复位按钮、操作台\箱急停按钮、操作台\箱复位按钮；标准数字量输出模块显示急停、安全门运行状态，并根据机组运行状态，标准数字量输出模块对安全门进行锁定或解锁，输出的信号包括安全门复位灯、操作台\箱急停复位灯、安全门锁定执行器。
所述的执行机构I/O站，采用故障安全型电源模块供电，标准数字量输出模块、标准模拟量输出模块控制生产线恒速电机、电磁阀、伺服阀、比例阀；当急停发生时，通过通讯直接切断故障安全型电源模块的供电输出。
所述的执行机构传动站，采用兼有PROFIBUS DP协议和PROFISAFE协议的变频传动装置控制生产线上的变频电机；当急停发生时，通过通讯协议控制变频器按急停加速停车，停车后触发安全转矩停止功能。
所述的检测编码器，具有PROFIBUS DP协议，采集现场码盘数据。
所述的检测机构I/O站，采用标准电源模块供电，标准数字量输入模块、标准模拟量输入模块才及生产线的接近开关、极限开关和检测仪表的状态。
一种用于冷轧处理线的结合安全门控制的急停控制方法，软件功能设计的功能结构是在急停控制功能的基础上，添加安全门控制功能，并且操作顺序包括区域运行时的操作顺序、区域停机检查调整时的操作顺序，同时根据工艺要求，将生产线划分急停区域，每个急停区域设置急停按钮、安全门。
所述的急停控制功能，包括区域操作台急停命令采集、区域急停汇总判断、区域变频传动驱动与区域电磁阀驱动功能块；区域操作台急停命令采集，根据急停操作指令，判断本操作台急停状态，当按下急停按钮时，输出为急停状态，当恢复急停按钮并复位后，输出为无急停状态；区域急停汇总判断，汇总本区域所有操作台\箱急停状态，判断本区域急停状态，仅当本区域所有操作台\箱均为无急停时，输出为本区域无急停状态；区域变频传动驱动与区域电磁阀驱动功能块，仅当本区域无急停状态并且本区域安全门关闭状态时，才能输出区域无急停命令到控制对象，即对本区域的电机和阀组供电。
所述的安全门控制功能，包括区域安全门命令采集、区域安全门汇总判断以及区域安全门锁定功能块；采集本区域安全门命令；区域安全门汇总判断，汇总本区域所有安全门状态，判断本区域安全门状态，仅当本区域所有安全门均为关闭状态并且本区域运行时，区域安全门锁定功能块，输出为本区域安全门锁定命令，安全门上锁。
所述的区域运行时的操作顺序，首先检查区域内所有急停和安全门状态，待无急停、安全门关闭并人工复位后，执行机构自动恢复供电，当机组建立张力开始生产时，安全门锁定自动上锁。
所述的区域停机检查调整时的操作顺序，首先机组消除张力，安全门锁定自动解锁；其次打开区域安全门，执行机构自动断电；最后待检查调整完毕后，再关闭区域安全门并人工复位，执行机构自动恢复供电，重复区域运行时的操作顺序。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明一种用于冷轧处理线的结合安全门控制的急停控制方法，将设备和人员进行安全隔离，实现了当机组生产时自动上锁，当机组需要检查调整时，相应区域断电，保障操作人员和维护人员安全；
(2)本发明一种用于冷轧处理线的结合安全门控制的急停控制方法，在PROFIBUS平台的总线系统中，集成安全数据链路，在满足控制系统安全稳定的前提下，实现了控制网络和安全网络的融合。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下列举本发明的具体实施方法。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述及其他目的、特征和优点，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明的硬件组态示意图；
图2为本发明的软件功能结构图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。
如图1所示，一种用于冷轧处理线的结合安全门控制的急停控制方法的硬件组态示意图，硬件设计包括故障安全型PLC、安全门急停控制I/O站、执行机构I/O站、执行机构传动站、检测编码器、检测机构I/O站；所述的故障安全型PLC与安全门急停控制I/O站相连；所述的安全门急停控制I/O站与执行机构I/O站相连；所述的执行机构I/O站与执行机构传动站相连；所述的执行机构传动站与检测编码器相连；所述的检测编码器与检测机构I/O站相连。其中，故障安全型PLC选型为西门子S7400F系列CPU。
安全门急停控制I/O站，采用标准电源模块供电，故障安全型数字量输入模块采集急停和安全门操作指令，采集的操作指令包括安全门关闭检测开关、安全门复位按钮、操作台\箱急停按钮、操作台\箱复位按钮；标准数字量输出模块显示急停、安全门运行状态，并根据机组运行状态，标准数字量输出模块对安全门进行锁定或解锁，输出的信号包括安全门复位灯、操作台\箱急停复位灯、安全门锁定执行器。
其中，故障安全型电源模块\数字量输入模块\数量量输出模块选型为西门子ET200S系列远程站；标准电源模块\数字量输入模块\数量量输出模块选型为西门子ET200S系列远程站；急停按钮/复位按钮/灯选型为施耐德XB4系列按钮指示灯；安全门复位按钮/灯选型为施耐德XB4系列按钮指示灯；安全门关闭检测开关/锁定执行器选型为施耐德Preventa XCSE检测和锁定一体安全开关。
执行机构I/O站，采用故障安全型电源模块供电，标准数字量输出模块、标准模拟量输出模块控制生产线恒速电机、电磁阀、伺服阀、比例阀；当急停发生时，通过通讯直接切断故障安全型电源模块的供电输出，节省中间继电器，减少故障点。
执行机构传动站，采用兼有PROFIBUS DP协议和PROFISAFE协议的变频传动装置控制生产线上的变频电机；当急停发生时，通过通讯协议控制变频器按急停加速停车，停车后触发安全转矩停止功能，节省中间继电器，减少故障点。其中，变频传动选型为西门子S120系列变频器。
检测编码器，具有PROFIBUS DP协议，采集现场码盘数据。
检测机构I/O站，采用标准电源模块供电，标准数字量输入模块、标准模拟量输入模块才及生产线的接近开关、极限开关和检测仪表的状态。
如图2所示，一种用于冷轧处理线的结合安全门控制的急停控制方法的软件功能结构图，软件功能设计的功能结构是在急停控制功能的基础上，添加安全门控制功能，并且操作顺序包括区域运行时的操作顺序、区域停机检查调整时的操作顺序，同时根据工艺要求，将生产线划分急停区域，每个急停区域设置急停按钮、安全门。
急停控制功能，包括区域操作台急停命令采集、区域急停汇总判断、区域变频传动驱动与区域电磁阀驱动功能块；区域操作台急停命令采集，根据急停操作指令，判断本操作台急停状态，当按下急停按钮时，输出为急停状态，当恢复急停按钮并复位后，输出为无急停状态；区域急停汇总判断，汇总本区域所有操作台\箱急停状态，判断本区域急停状态，仅当本区域所有操作台\箱均为无急停时，输出为本区域无急停状态；区域变频传动驱动与区域电磁阀驱动功能块，仅当本区域无急停状态并且本区域安全门关闭状态时，才能输出区域无急停命令到控制对象，即对本区域的电机和阀组供电。
安全门控制功能，包括区域安全门命令采集、区域安全门汇总判断以及区域安全门锁定功能块；采集本区域安全门命令；区域安全门汇总判断，汇总本区域所有安全门状态，判断本区域安全门状态，仅当本区域所有安全门均为关闭状态并且本区域运行时，区域安全门锁定功能块，输出为本区域安全门锁定命令，安全门上锁。
区域运行时的操作顺序，首先检查区域内所有急停和安全门状态，待无急停、安全门关闭并人工复位后，执行机构自动恢复供电，当机组建立张力开始生产时，安全门锁定自动上锁。
区域停机检查调整时的操作顺序，首先机组消除张力，安全门锁定自动解锁；其次打开区域安全门，执行机构自动断电；最后待检查调整完毕后，再关闭区域安全门并人工复位，执行机构自动恢复供电，重复区域运行时的操作顺序。
以上所述实例的各技术特征可以进行任意组合，为使描述简洁，未对上述实例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和非实质性的改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (11)
1.一种用于冷轧处理线的结合安全门控制的急停控制方法，其特征在于，硬件设计包括故障安全型PLC、安全门急停控制I/O站、执行机构I/O站、执行机构传动站、检测编码器、检测机构I/O站；所述的故障安全型PLC与安全门急停控制I/O站相连；所述的安全门急停控制I/O站与执行机构I/O站相连；所述的执行机构I/O站与执行机构传动站相连；所述的执行机构传动站与检测编码器相连；所述的检测编码器与检测机构I/O站相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于冷轧处理线的结合安全门控制的急停控制方法，其特征在于，所述的安全门急停控制I/O站，采用标准电源模块供电，故障安全型数字量输入模块采集急停和安全门操作指令，采集的操作指令包括安全门关闭检测开关、安全门复位按钮、操作台\箱急停按钮、操作台\箱复位按钮；标准数字量输出模块显示急停、安全门运行状态，并根据机组运行状态，标准数字量输出模块对安全门进行锁定或解锁，输出的信号包括安全门复位灯、操作台\箱急停复位灯、安全门锁定执行器。
3.根据权利要求1所述的一种用于冷轧处理线的结合安全门控制的急停控制方法，其特征在于，所述的执行机构I/O站，采用故障安全型电源模块供电，标准数字量输出模块、标准模拟量输出模块控制生产线恒速电机、电磁阀、伺服阀、比例阀；当急停发生时，通过通讯直接切断故障安全型电源模块的供电输出。
4.根据权利要求1所述的一种用于冷轧处理线的结合安全门控制的急停控制方法，其特征在于，所述的执行机构传动站，采用兼有PROFIBUSDP协议和PROFISAFE协议的变频传动装置控制生产线上的变频电机；当急停发生时，通过通讯协议控制变频器按急停加速停车，停车后触发安全转矩停止功能。
5.根据权利要求1所述的一种用于冷轧处理线的结合安全门控制的急停控制方法，其特征在于，所述的检测编码器，具有PROFIBUSDP协议，采集现场码盘数据。
6.根据权利要求1所述的一种用于冷轧处理线的结合安全门控制的急停控制方法，其特征在于，所述的检测机构I/O站，采用标准电源模块供电，标准数字量输入模块、标准模拟量输入模块才及生产线的接近开关、极限开关和检测仪表的状态。
7.一种用于冷轧处理线的结合安全门控制的急停控制方法，其特征在于，软件功能设计的功能结构是在急停控制功能的基础上，添加安全门控制功能，并且操作顺序包括区域运行时的操作顺序、区域停机检查调整时的操作顺序，同时根据工艺要求，将生产线划分急停区域，每个急停区域设置急停按钮、安全门。
8.根据权利要求7所述的一种用于冷轧处理线的结合安全门控制的急停控制方法，其特征在于，所述的急停控制功能，包括区域操作台急停命令采集、区域急停汇总判断、区域变频传动驱动与区域电磁阀驱动功能块；区域操作台急停命令采集，根据急停操作指令，判断本操作台急停状态，当按下急停按钮时，输出为急停状态，当恢复急停按钮并复位后，输出为无急停状态；区域急停汇总判断，汇总本区域所有操作台\箱急停状态，判断本区域急停状态，仅当本区域所有操作台\箱均为无急停时，输出为本区域无急停状态；区域变频传动驱动与区域电磁阀驱动功能块，仅当本区域无急停状态并且本区域安全门关闭状态时，才能输出区域无急停命令到控制对象，即对本区域的电机和阀组供电。
9.根据权利要求7所述的一种用于冷轧处理线的结合安全门控制的急停控制方法，其特征在于，所述的安全门控制功能，包括区域安全门命令采集、区域安全门汇总判断以及区域安全门锁定功能块；采集本区域安全门命令；区域安全门汇总判断，汇总本区域所有安全门状态，判断本区域安全门状态，仅当本区域所有安全门均为关闭状态并且本区域运行时，区域安全门锁定功能块，输出为本区域安全门锁定命令，安全门上锁。
10.根据权利要求7所述的一种用于冷轧处理线的结合安全门控制的急停控制方法，其特征在于，所述的区域运行时的操作顺序，首先检查区域内所有急停和安全门状态，待无急停、安全门关闭并人工复位后，执行机构自动恢复供电，当机组建立张力开始生产时，安全门锁定自动上锁。
11.根据权利要求7所述的一种用于冷轧处理线的结合安全门控制的急停控制方法，其特征在于，所述的区域停机检查调整时的操作顺序，首先机组消除张力，安全门锁定自动解锁；其次打开区域安全门，执行机构自动断电；最后待检查调整完毕后，再关闭区域安全门并人工复位，执行机构自动恢复供电，重复区域运行时的操作顺序。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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