冷轧处理线中315F紧急停车系统

【摘 要】马钢冷轧处理线（推拉式酸洗机组）中的紧急停车系统由西门子315F系统构成。本文对该系统中停车类型、停车控制方案和处理线的通讯形式以及实现方式进行分析阐述，通过实际应用，实现了315F系统和处理线的结合，并形成完整的紧急停车系统。

【关键词】紧急停车；315F系统；停车控制方案

一、概述

在冷轧处理线系统中，所有可能对人员造成危害的机械和设备都必须依照相关法规进行技术处理。马钢推拉式酸洗机组属于中小型处理线，在安全方面，使用西门子315F系统以及安全继电器组成事故紧急停车（以下称急停）系统。该急停系统符合DIN标准（德国标准）、BS标准（英国标准）以及在此基础上形成的EN标准（欧洲标准）。根据EN418安全规范，紧急停车系统有以下要求：当停车按钮有效时，打开接触器，同时机械闭锁。在不能确认危险情况的地方不允许重新启动设备，急停中的设备必须复位后才允许重新启动。

二、机组中涉及到的停车类型

参照EN60204-1中停车类型的描述，该机组中停车类型有如下几种：停车类型0（Emergency Off）。

E—Off（通常所说OFF2）意为：立即断开执行器电源停车，在电气操作上立即断开断路器。

适用范围：电气操作控制范围内的单个设备。

停车类型1（Emergency Stop）：

E—Stop意为：以传动设备设定加速度受控停车（通常所说OFF3）或以机组急停加速度停车，停车后切断电源。

适用范围：一系列传动装置因被处理的材料而彼此相连的机组。

停车类型2（Quick Stop）：

Q—Stop意为：以机组快停加速度受控停车，电源保持。

应用场合：一系列传动装置因被处理的材料而彼此相连的机组。

停车类型3（Normal Stop）：

N—Stop意为：以正常加速度受控停车，电源保持。

应用场合：一系列传动装置因被处理的材料而彼此相连的机组。

三、急停控制方案

根据本机组实际构成，按照工艺设备特性所产生的不同停车需求，急停系统采用分区域，集中监控的方案。

急停分区情况如图1（推拉式酸洗机组急停分区图）所示。

该机组中Q—Stop和N—Stop功能在主线控制器中实现，315F系统中实现E—Stop和E—Off。其中1区、2区、3区存在变频传动设备，各停车类型都存在。其余分区都是恒速马达，只存在E—Off。

图1 推拉式酸洗机组急停分区图

1.机组硬件设备组成。根据进入急停系统设备数量和具体分区情况，315F系统主要设备组成如表1所示：

表1 315F系统主要设备表

2.急停系统和外部设备关系。急停系统合外部设备之间连接关系如图2所示（简单示意图）：

图2 315F系统连接示意图

来自现场的不同急停按钮信号被采集到输入模块后，经过315F CUP处理，根据该分区所属急停类型，在特定的时间分别输出不同类型的紧急停车信号，使现场设备有效、受控的停止。

3.急停处理过程。根据不同的区域，315F CUP处理过程分两种情况：

情况1：只有E—Off区域，1区、2区、3区以外的区域。其控制顺序如图3所示：

图3 只有E-OFF区域停车顺序

该类急停区域因和物料输送不产生直接关系，因此急停按钮被触发后，立即切断电源，直接OFF2。

情况2：有E—Stop区域，1区、2区、3区。其控制顺序如图4所示：

传动设备停车顺序如图。停车监控时间结束时，任何情况下传动系统都必须停车，不论信号N=0和I=0是否满足。

步骤说明：（1）E—Stop按钮被触发。（2）检查机组状态信号N=0和I=0。该信号由基础自动化（主速度控制器）的相应控制器产生并输出。（3）与物料相关的传动设备开始按E—Stop斜率停车。该停车信号由基础自动化的相应控制器产生并输出给主令速度控制器。（4）监控E—Stop 斜率函数。该信号由基础自动化的相应控制器产生并输出。基础自动化的相应控制器对dV/dt信号（主速度控制器）的变量进行评估。

图4 E-STOP区域停车顺序

（5）结束斜率监控定时。（6）扫描机组状态信号N=0和

I=0。该信号由基础自动化的相应控制器产生并输出。（7）断开E-Stop继电器。意即相关传动设备由接触器断电。（8）开始斜率监控定时。该时间值最大为500毫秒，在调试期间根据实际情况设定为300毫秒。（9）检查斜率监控定时。（10）如果斜率监控定时器因（5）“E-Stop斜率OK”没有按时输出或没有输出而停止，传动设备开始按装置内部斜率停车（OFF3）。（11）检查机组状态信号N=0和I=0。该信号由基础自动化的相应控制器产生并输出。（12）开始停车监控定时。在调试期间根据工艺设备要求以及实际情况调整为6秒。（13）停车监控时间到后，无论情况如何，断开E-Stop接触器。

4.急停系统和外部接口。315F急停系统和主控制器以及人机接口之间的关系如图5所示。

图5 315F系统于外界数据交换

E—Stop按钮被触发后，急停系统将数据B传送给主线控制器，同时接收主线控制器返回的数据A，以实现图4中所描述的停车顺序，对于人机接口方面，急停系统及时地把不同分区的急停状态以及按钮状态传输给HMI，待危险情况处理完毕后，通过HMI对已经产生的急停复位确认，以重新启动发生急停的设备。

四、结论

通过以上方式，315F急停系统已融入处理线中，并承担紧急停车任务。不同的停车类型在不同的控制器中完成，使停车类型层次更加分明；分区急停使处理线形成不同的安全区域，相互独立；和主线控制器之间通过数据交换，实现机组统一受控停机的目的；通过HMI实现集中监控，统一管理处理线急停系统。