酸洗工艺流程酸洗工艺设备主要分为开卷机构、酸洗机构（由酸洗槽对钢带进行酸洗）、烘干机构、酸洗前牵引、酸洗后牵引、收卷机构等。工艺流程如下：带钢卷经开卷机开卷之后，经剪边、切头随之进入矫直机矫直带钢，以保证带钢顺利通过机组，被矫直的带钢经酸洗槽内的酸液除去其表面的氧化铁皮；随后进入清洗槽，以除去带钢自酸槽中带出的残酸，再经热风烘干装置将其表面烘干，并在卷取机上卷成卷。穿带工艺步序是由手动操作完成，剩下整个钢卷的酸洗过程由自动操作完成。
酸洗线控制系统存在的问题原设计初期，由于资金以及技术（WinCC中没有集成S7-200系列PLC的通信驱动程序）、生产管理等方面的原因，主要由S7-200的CPU226模块、1块数字量输入扩展模块EM221（16点DI），3块输入/输出混合扩展模块EM223（16点DI、16点DO）硬件组成基础自动化控制系统。该基础自动化控制系统，能很好地完成钢的酸洗工作，同时，该基础自动化控制系统存在以下几点不足之处：①由人工观察热风炉炉膛温度值，频繁启动、停止鼓风机工频运行实现对热风温度的控制，鼓风机不能根据热风温度自动变频调速，从而不能实现对热风温度的实时调节，导致热风温度不稳定，影响钢带的烘干质量。②酸洗工艺过程中的收卷、放卷采用磁粉离合器的输入轴及制动器输出轴同轴相连的机械传动方式，由人工依收卷或放卷卷径的变化而分阶段调整离合器或制动器的激磁电流，从而获得一致的张力。这种传统的靠机械传动控制的方式具有运行可靠，控制简单的优点；但是，因为机械的同轴传动对于机械的磨损是非常严重的，经常要维护，维护的时候也是非常麻烦的，不仅浪费人力而且维护费用很高。③采用只有数字逻辑控制的PLC（S7-200的基本单元），控制各电机的启、停动作，完成酸洗过程（步序）的自动控制，但无法采集、处理、记录过程数据、不具备生产过程中的工艺参数统计功能、工艺参数的调整比较麻烦，现场工作量很大，费时费力。虽然由于当时条件有限，但是考虑到控制系统的前瞻性，原设计初期做了必要的预留，因此，在投资不大、设备不做大的改动情况下，就能提高该生产线的自动化程度并提高生产力。
酸洗线控制系统改造总目标采用DCS，实现酸洗工艺过程参数的采集、处理、储存以及生产过程中有关数据的统计，并能以各种功能图表进行显示，提高企业管理水平。
将PLC与变频器有机结合起来，以PLC为主控单元，采用PID调节控制实现对烘干机热风温度的有效控制，从而确保烘干质量以及达到节能的目的。对原有的张力控制系统进行改造，达到收卷张力稳定，确保收卷质量。
酸洗线控制系统改造方案针对上述酸洗线中存在的问题，应用一种PLC控制、变频闭环PI控制与现场总线技术<2>相结合的方式，通过先进的计算机控制技术实现酸洗工艺集散控制，提高企业的自动化控制及管理水平，提高酸洗过程中各工艺参数的控制精度，以保证严格控制酸洗过程工艺条件，提高产品质量。
烘干机热风温度控制系统改造方案为了实现对烘干机热风温度的实时调节控制，并且要求在烘干箱的热风温度不能将钢带烘干时，发出控制信号，要求倒带重新烘干，并且将烘箱内空气热风温度传给上位机，做实时数据监控显示。鉴于此，在原控制系统的基础上增加鼓风机变频器并扩展模拟量输入扩展模块EM231（4路模拟量输入）输入量为温度（电压值），输出量（数字量）作为鼓风机变频器控制电压，完成热风炉炉膛温度自动控制。
改造后的控制系统框图如。该控制系统采用PLC为主控单元，被控元件为变频运行的鼓风机电机，主控参数为烘干机热风温度。系统将温度传感器检测的炉膛温度信号送入PLC，进行数字滤波、比较、PID调节器调节后，送给变频器，通过变频器内置的PI调节器调整后的控制信号，控制鼓风电机的转速。控制回路是根据实际的炉膛温度数值进行调节的，其目的是保持合适的炉膛温度。当炉膛温度的温度发生变化时，控制系统通过传感器将测出的炉膛温度信号转化为电信号，经过PLC的PID控制算法计算后输出给变频器，变频器通过输出不同的电压及频率来控制鼓风机的速度，从而改变鼓风机的风量。而且系统具有工频/变频切换功能，当变频器出现故障或者变频器需要长期在工频下运行时，可将电动机切换到工频状态，有手动和自动切换两种方式，同时还具有手动启动运行功能及保护功能。
卷取机张力控制系统改造卷取过程中，张力过小，导致卷材松弛抛带，在横向上也会走偏；张力过大，导致卷材拉伸过度，在纵向上会出现张力线，甚至会使卷材变形断裂，所以收卷机必须有良好的张力控制系统。收卷筒的控制主要包括速度控制和张力控制两部分。钢带卷取过程中卷筒的直径是增大的，如果卷筒的转速仍然保持不变，则随着收卷线速度的增大，必然引起收卷张力的递增。因此，在卷取的过程中，为保证生产的效率和卷材的表面质量，要求恒张力控制，也就是收卷筒的转速必须随卷径的增大而减小。
控制网络控制网络构成S7-200CPU226作为控制级核心，集成两个通信端口，通过扩展能够与其他智能设备通过Profibus通信。西门子变频装置、直流调速装置内有两个插槽供附加工艺板与通信板使用，在西门子变频装置插入通讯适配板ADB和通讯板CBP2，在直流调速装置中插入CBP2板（插在E/G槽中），变频器、直流调速装置可以通过现场总线Profibus与其他智能设备、监控计算机进行通讯。考虑到该酸洗线控制系统中智能化设备PLC、变频器都能与Profibus进行通讯，就可以将这些分散的数字化、智能化控制设备作为现场总线Profibus网络节点，实现相互交换信息。酸洗线控制系统的网络结构如所示。
操作员站采用高性能的研华工控机IP-PC9150T作为现场操作台内的操作站，其主要功能是：一方面能直观地进行生产操作参数设定，比如：钢带宽度、厚度，张力，速度等参数设定；另一方面能监控生产过程中的各参数，比如：速度，张力，卷径等，可以通过趋势曲线等来监控各参数的变化趋势，有利于生产过程中的全面了解和准确及时地进行故障判断。在工控机中插入网卡CP5611，通过Prof-ibus电缆及接头与EM227Profibus-DP连接，就在上位机和S7-200PLC之间建立了通讯硬件联系。
在上位机中安装CP5611板卡的驱动，就建立了SI-MATICWinCC与S7-200系列PLC通过Profibus协议进行通信的软件桥梁。在上述硬件连接的基础上，采用相关软件，就可以完全实现控制系统的通信功能。SIMATICWinCC采用了最新的32位技术的过程监控软件，具有良好的开放性和灵活性。无论是单用户系统，还是冗余多服务器/多用户系统，WinCC均是较好选择。通过ActiveX，OPC，SQL等标准接口，WinCC可以方便地与其它软件进行通信。WinCC与S7-200系列PLC的通信，可以采用PPI和Profibus两种通信协议之一进行，因此，在该控制系统中选用SIMATICWinCC.
一类主站S7-200CPU226是控制系统的核心，具有DP和MPI口。在PLC中插入模块EM277，通过EM277的DP口连接到上层信息管理网络，在管理计算机上插入网卡CP5412网卡与PLC通讯，而S7-200CPU226自带的DP口，连接到底层设备控制网络Profibus-DP.底层设备控制网络控制整个工艺流程和相应运动，通过现场总线Profibus网络，使工艺控制系统的ET200和各变频器发出的控制指令，控制各自相应设备动作。同时，每台ET200和各变频器一方面通过网络把自己的状态信息发送到相关的PLC上，另一方面通过网络接受其它ET200和各变频器的状态信息，以决定下一步动作，保证酸洗线连续正常生产。
结束语本文针对某酸洗生产线控制系统中存在的问题，提出了改造目标，在原系统改动小、设备不做大改动的情况下，进行了改造设计。改造后的系统，能实时采集、处理、记录过程数据，具备生产过程中的工艺参数统计功能，工艺参数的调整比较方便、直观，确保了生产线的工艺参数，并在实际应用中取得了较好的效果。