长沙西门子中国授权代理商电源供应商

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系统要求

在PLC程序不改动的情况下程序的执行顺序为1->2->3->4->5->6…->50, 每步根据界面设定的对应步数的“目的缸号”、“吊车互锁”、“机车升降”、“等待时间”、“滴水时间”等数据执行动作，基于每步的数据共5个，总长度小于2字（4byte）， 故我们在设计时将每步的数据使用PLC中对应的两个控制字来定义，针对用户的PLC，我们定义这50步的数据为DM1000～DM1100, 如1步对应DM1000和DM1001，2步对应DM1002和DM1003。 

实现步骤

用1步举例说明：

1．1列“目的缸号”的设置要求

共4种模式，多4个字符：

1）L或U模式，默认缸号为1号缸

当为‘L’时，即LOAD时，DM1000的0、6位置1

当为‘U’时，即UNLOAD时，DM1000的1、6位置1

2）XX模式，无SBUSCYLE模式

XX为数字，表示实际缸号，用DM1000的0～5位表示，6位置于0。

3）SXY模式，S代表SUBSYCLE

子循环数X用DM1000的2～4位表示

子循环数的工位数Y用DM1000的10～15位表示

DM1000的6位为1。

2．2列“吊车互锁”的设置要求

当字符为F或B时，说明有互锁情况，该列共有3种输入：

1）输入为FX，DM1000的9位置1，DM1001的0～7位设置为X

2）输入为BX，DM1000的9位置1，DM1001的8～15位设置为Y

3．3列“上升/下降”设置说明

字符＝Y， 说明是“上升”，  DM1000的7位设置= 0

字符＝N， 说明是“下降”,  DM1000的7位设置= 1

4．4列“等待时间”设置说明

XX: 数值，数据大长度2位，大值25， 当2列字符＝‘F’或‘B’时， 设

定DM1001的0～7位 = XX＊10

5．5列“滴水时间”设置说明

XXX: 数值，数据大长度3位，大值255， 当2列字符＝‘F’或‘B’时， 设

定DM1001的8～15位 = XXX

其它说明：

1．当遇到空操作N时

DM1000的7位置1

2．当执行到后一步时，将上一步低控制字的8位置1

3．高控制字在没有F/B时

高字节存放滴水时间,要＊10输入

低字节存放等待时间, 要＊10输入

4．高控制字在有F/B时

高字节存放BACKWORD的X值

低字节存放FORWORDA的X值

程序编写思路：

1．采用索引来输入每步的信息，这样可以简化画面制作难度。

2．宏指令执行过程：

1）读入每步信息，判断RWI0是否为空，若不为空则将其转化为控制字中的值，赋给LW0，LW1。

2）改变偏移量指向存储控制字的区域。

3）将LW0，LW1的值传到存储控制字的区域。

4）改变偏移量指向下一步信息。

5）当RWI0为空,中断循环,去执行给后一步赋标志位的程序（期间进行两次偏移量切换）。

6）用定时器的功能将转换后的控制值传到PLC相应的区域。 

宏指令实现（鉴于篇幅较长，省略）:

共9段宏指令。

宏指令一的执行是通过画面2中的“执行转换”按钮触发，同时在画面2中设置了多个定时器元件，每个定时器指令触发一条宏指令，通过宏指令一顺序执行其它的指令。

通过修改LW9000（RWI偏移量）值，每次转换7个字的数据，从RWI0～RWI6开始, 将转换后的数据传递给从RWI500～RWI501开始的本地数据区，由于在提取原始数据时是每7个字提取，而转换的为2个字，所以涉及到偏移量的改变，在宏指令中先后将偏移量值LW9000设置为7和2的倍数。后，将转换后的值利用配方卡的下载功能，将数据下载到PLC中。

在飞速发展的市场经济与信息的今天企业内外部信息的交换已不再局限于通常意义上的对生产现场状态的监视和控制它需要把现场信息和管理信息结合起来通过对经营决策管理计划调度过程优化故障诊断现场控制等信息的综合处理形成一个意义为广泛的综合管理系统管控一体化就是建立起企业这样全集成的开放的全厂综合自动化的信息平台湖北大兴橡胶制品厂是一大型的橡胶制品厂每年生产上万吨橡胶制品由于生产工艺控制不善原材料浪费较大一直无法实现利润的增长为提高该厂管理水平和企信息自动化水平助进企业节能将耗采用SIEMENS 公司的S7 300 型 PLC 及其相应的I/O 功能模块以及Wi 套件将生产车间的现场控制信息和设备的工艺运行参数和设备本身的健康指标等信息无缝地连接到企业MIS 系统中实现了企业的管控一体化的改建。　

图1 橡胶硫化机组分布式结构图

2 分布式控制模式的系统构建

只有基于Web 的技术才能真正实现管控一体化管控一体化技术离不InternetIntranet 以及Infranet 技术如何将生产车间的现场控制信息设备的工艺运行参数和设备本身的健康指标等信息集成到企业管理信息中去是本系统设计的一大橡胶硫化机组结构设计遵循多功能灵活性的要求将整个网络分为三层设备层班组层以及车间MIS 层要实现企业管控一体化就有一种能在工业现场环境下运行性能造价及维护廉的通信系统形成企业底层网络Infranet 以完成现场设备之间的数字通信进一步实现与管理层网络之间的信息交换目前计算机网络的飞速发展测控系统的研究已集中在远距离数据通信方式的研究上以往国内传统的工业测控系统通信方式BITBUS 和RS 485 其效率较低灵活性差尤其是错误处理能力不强远不能满足长距离大范围内测控系统通信的需要而基于现场总线技术的现场总线控制系统(FCS)已成为数字化企业网络化的基础FCS 不需要一个控制单元来集中控制和操作而是通过智能现场设备来完成控制和通信任务可较好地解决实时控制和现场信号的网络通信PROFIBUS 作为德国和欧洲的现场总线标准是一种开放式通讯系统工业标准PROFIBUS 是目前上的具备较成熟的方案的现场总线技术具有非常灵活的模块配置性能速度可达12Mbps/100m 故本系统采用PROFIBUS 系列中广泛应用于现场设备的PROFIBUS-DP 总线,橡胶硫化机组监控系统采用分布式计算机监控管理方式各个现地控制单元可以立按照硫化工艺控制参数与运行并将采集到的温度各种运行状态量以及电机的运行健康状态等信息通过PROFIBUS 总线上传到班组服务器以备工作人员监视监控操作人员可通过PROFIBUS 将必要的控制参数下传到各个现地控制单元调整控制和工艺参数同时为备现地操作每个现地监控单元均有手动/自动按钮实现现地和远控两种操作以提高整个系统的性性以及运行的经济性为便于与整个橡胶加工厂的监控系统进行系统互联实现企业管控一体化班组服务器还通过Ethernet 经厂数据交换机与厂MIS 系统互联橡胶硫化机组分布式结构图见图1 所示由上位工控机和基于PROFIBUS 的现场智能节点及其I/O 功能模块构成典型的现场总线控制系统PROFIBUS DP 现场总线的主控模块选用了SIEMENS 的基于bbbbbbsNT 的软PLC 解决方案――Wi 这样系统上位机既作为PLC 的软控制器,承担远程控制功能又作为监控管理计算机同时还可进行新工艺组态实现一机多用。

Infranet 层由以SIEMENS 的S7 300 系列PLC 功能模块为主的4 个控制单元组成每个控制单元的输入输出模块通道都设有冗余便于功能扩展和维护同时具有手动/自动两种操作模式便于脱离上位机立操作上位机和各控制单元之间通过PROFIBUS DP 总线实现数据传送由于系统设计为一分布式的监控系统每个现地控制单元均可立于上位机运行将危险分散维护方便提高性符合橡胶厂分布式控制和模块化设计思想且在工艺成熟后的生产扩大化过程中,可直接套用本控制系统的软硬件方案,缩短工业扩大化周期,提高企业的竞争力现地单元选用的控制模块和作用见表1 所示班组服务器的SoftPLC采用SIMATIC Wi。

表1 现地单元选用的控制模块及其作用

为了使控制系统加同时为了提高三相异步电机的执行效率采用了基MicroMaster420 变频器该变频器特别适合大力矩电机的拖动我们曾采用闽台一家的变频器生产公司的变频器系统运行时故障不断尤其是其保护能力较差导致故障频繁后改用了MicroMaster420 变频器后系统运行一直比较稳定采用三相380V 交流输入9.7kW 其特的自我保护能力如下：

过载能力为150 额定负载电流持续时间60 秒

过电压欠电压保护

变频器过温保护

接地故障保护短路保护

I2t 电动机过热保护

采用PTC 通过数字端接入的电机过热保护

采用PIN 编号实现参数连锁

闭锁电机保护防止失速保护整个监控系统的特性为所有S7 300 现地控制单元与班组服务器的SoftPLC Wi 采用ProfibusDP 进行数据通信使系统网络拓扑图结构清晰易于维护。

由于系统采用了网络及现场总线传递过程数据多种信息的交换仅依靠网缆或屏蔽双绞线即可完成这样就大量减少了系统施工时的布线工作量也为今后系统的维护及故障查找提供了方便过程参数的数字化传递避免了模拟量传输所带来的漂移抗干扰等问题大大提高了系统的稳定性。

若今后机组工艺设备发生变只需要在总线上增添或摘除相应节点并对软件作少量即可所以这种柔性的系统连接方式具有一定的适应性可以地保护用户的投资。

3 基于Wi 和OPC 的控制系统软件设计

为了实现Wi 的功能在班组服务器上安装一块Profibus DP 接口模块CP5611 Wi 控制引擎通过Profibus DP 接口模块CP5611 与分布式控制器进行数据通信完成数据采集分析控制 PC 与PLC 之间的通信等任务。

3.1 SIMATIC Wi

SIMATIC Wi 的功能不仅实现了在PC 上实现PLC 的功能同时它将PLC 与PC 间实现的集成将控制数据采集通讯人机界面及其它技术完整地结合一起集成于一台PC 机上SIMATIC WI 与S7 系列处理器兼容其编程采用统一的SIMATIC 编程工具程序既可以用于WI 也可用于S7 系列处理器仅从其兼容性和通用性而言对熟知SIMATIC 技术的人来讲重新学习便能充分掌握并应用何况其亲切友好的操作界面使人倍感亲切另外基于PC 的自动化与标准办公系统可共享标准PC 技术bbbbbbs NT 操作系统和TCP/IP 通讯标准因而是控制系统与管理系统的理想接口基于PC 的自动化是复杂控制和在空间散的自动化系统的优化系统

3.2 系统软件设计思路与特点

系统软件的设计采用基于面向对象的设计方法控制功能采用软PLC 解决方案Wi,均集中在班组服务器中进行由计算机来实现数据采制和管理其特点如下:

Wi 将控制数据采集通讯人机界面及其它技术完整地集成在一台PC 机上,能满足中试装置硬件精炼功能完善的要求。

Wi 与SIMATICS7 系列PLC 控制器兼容其编程采用统一的SIMATIC 编程工具编制的程序既可使用于Wi 也可用于S7 系PLC 控制器有利于系统的新和扩充。

Wi 提供了ActiveX 控件使得bbbbbbs 下的标准应用程序可非常简便地过程数据为重要的是Wi 还提供了用于诊断显示及运算的ActiveX 控件系统上位软件采用Microsoft 公司的Visual C 而Wi 作为系统的OPC服务器为基于bbbbbbsNT 的软件提供实时数据这些功能大地扩大了使用的灵活性为系统的功能扩展带来了很大的空间Wi 中的WinLC 即为软件PLC控制程序在WinLC 中参数设定好后就可像使用常规PLC 的CPU 模块一样使用Wi 的控制程序采用SIEMENS S7 系列可编程序控制器的标准编程工具STEP7 编制然后下载到Wi 中PLC 程序设计中结合STEP7 的特点利用其中的采用模块化程序设计对常用的程序段用或实现使程序清晰易懂便于调试由于STEP7 不是面向对象的程序设计语言在具体编程时借鉴面向对象的程序设计思想便可实现面向对象的程序设计中的数据和代码的分开简化了设计程序的工作量。

3.3 Wi OPC 以及Visual C 的关系

三者之间的关系见图2 所示：

                                 图2 Wi OPC 以及Visual C 的关系

图片3说明在整个系统中PC 与现场总线和分布式I/O 的优点表现为简化了系统的体系网络结构和设备设计提高了系统的通讯效率降低了硬件和备件投资易于调试和维护同时充分利用PC 中CPU 强功能Wi 控制器在数据处理 用户算法和多回路调节的控制任务中的特点基于PC 的一体化设计大大提高了控制器人机界面和网络部件的数据交换速度同时与传统的PLC 解决方案相比 SIMATIC 基于PC 的自动化有明显的性能价格优势

3.4 OPC 服务器

Wi 内嵌了实时OPC 服务器使用Wi_OPC 服务器用户的OPC 客户机应用程序如人机界面软件数据存取等可以存取Wi 控制引擎中的数据利于客户与Visual C

编程工具的无缝连接主要是Wi 借助兵使用了Microsoft_DCOM 分布式组件技术这正是Wi 特之处为客户编程提供了大的方便OPC 是OLE for Process Control的缩写即把OLE 应用于工业控制领域OPC 服务器由对象组成相当于三种层次上的接口服务器erver 组Group 和数据项Item OPC 客户对设备寄存器的操作都是通过其数据项来完成的通过定义数据项OPC 规范尽可能的隐藏了设备的特殊信息也使OPC 服务器的通用性大大增强OPC 数据项并不提供对外接口客户不能直接对之进行操作所有操作都是通过组对象进行的应用程序作为OPC 接口中的Client 方硬件驱动程序作为OPC 接口中的Server 方每一个OPC Client 应用程序都可以接若干个OPC Server 每一个硬件驱动程序可以为若干个应用程序提供数据OPC Server OPC Group OPC Item 层次之间的接口关系如图3 所示

作为OPC 客户程序它可以从其他OPC 服务器程序中访问数据与DDE 类似当实时数据库作为客户端访问OPC 服务器程序时是将OPC 服务器程序当作一个I/O 设备数据库中的点参数通过I/O 数据连接与OPC 服务器程序进行数据交换。

                                                  图3 OPC 数据层次图

利用Wi 的OPC 技术在本系统设计中的主要实现

􀂾 记录实时过程的历史数据用于过程存档历史数据查询事故分析系统建模等连接各种现场的自控设备配以监控界面实现自动监控，通过数据库网络通讯功能构建分布式应用系统，运行在控制系统的上位机中在数据库上运行控制软件优化控制软件和其它用户应用程序在客户机上运行各种界面软件实现可扩展的控制或优化控制的目标连接现场控制系统和设备实现车间级分厂级及总厂级实时数据综合利用和管理配合关系数据库管理系统构建生产指挥调度系统及其它管控一体化系统，通过数据的Web 功能利用Internet/Intranet 资源在浏览器上访问生产过程数据。的开放功能以实时数据库为平台进行再次开发实际上OPC 服务器本身就是一个可执行程序该程序以设定的速率不断地同物理设备进行数据交互OPC 客户和OPC 服务器进行数据交互采用异步方式主要是当有大量客户和大量数据交互时异步方式能提供的性能尽量避免阻塞客户数据请求并大可能地节省CPU 和网络资源。

4 结束语

本控制系统采用PLC Profibus DP和软PLC等技术简化了硬件结构便于调试维护运输安装,适应性强Wi 是基于PC 的自动化的解决方案SIMATIC Wi 技术满足了快速实时的要求简化了通讯接口降低了编程工作量并且可以在线调试使编程调试简单方便大大加快了系统的开发进度同时降低了成本节省了安装空间SIMENS公司不仅为企业的管控一体化提供了坚实的硬件平台为重要的是她为企业实现B toB的电子商务方式使企业能及时组织生产降低库存回避风险实现Just-In-Time管理。

用PLC做控制系统，成本较低，稳定性很高，程序编写调试方便，但PLC在人机对话、故障判断、在线修改等方面有一些不便，需要对编程非常熟悉的人员进行操作。并且，要想直观地了解生产过程和监控信号的动态变化选择一个上位机来配合PLC，才能组成较好的自动控制系统。因此，本系统采用触摸屏与PLC通信，共同组成生产监控系统。

在橡塑机械生产制造业，生产现场情况复杂，油污多。普通的工业触摸屏的稳定性很难保证。而选用进口的触摸屏，性能较好，但在复杂环境中，寿命大大减短，其价格昂贵，必然增加生产成本。LEODO人机界面是由32位嵌入式微处理器、WinCE．net操作系统和组态软件构成的新颖的人机界面产品，适用于工业现场环境，，可广泛应用于生产过程设备的操作和数据显示，它与传统的人机界比又增添了信息处理和网络功能。LEODO人机界面，功耗低，温升小，热稳定性相对较高，并且不怕遇到断电情况。

在工业测控软件中，组态软件能充分利用bbbbbbs的图形编辑功能，方便地构成监控画面，以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口，实时趋势曲线等功能。并可运用PC机丰富的软硬件资源进行二次开发，方便地生成各种报表，为应用程序的开发提供了十分方便的平台，因此它在工业控制中运用越来越广泛。

在本系统中，利用ET组态软件构成监控画面。通过串行口与PLC进行通信，这样可实现对各种信号的监测以及现场数据的采集和处理。

2、系统配置

本控制系统由14路开关量和62路模拟量组成，人机界面与西门子200系列PLC通过人机界面上的串口COM1口连接实现通信，PLC与工业现场变频器通过PLC智能模块连接实现通信。系统整体配置如图1所示。

    在ET组态软件中定义了串口类设备S7200PLC，串口号为COM1。设备定义结束后，定义62个I／0实型变量，分别与设备模拟量输入寄存器V连接，实现模拟量的采集。定义l4个I／0离散变量，分别与串口设备的输出寄存器连接，实现开关量的控制。

3、系统特点

本系统具有实时数据采集与监控显示功能。对于来自现场的三辊(上，中，下辊)主机状态，主机电流，主机速度，导开，卷取，冷却，贴合，喂料，摆料状态和速度等信号，进行实时监控，通过数值或图形来实时反映生产现场的信号变化隋况，并通过相应处理可存储于数据库，利用网络开发送到其它站点。本系统具有数据运算、保存及打印等功能。可将结果按照的格式保存到ET组态软件的内部数据库中，也可以将数据传送到外部通用数据库中。用户可利用历史曲线形式查询数据，并打印查询结果。

本系统可通过加密、设定用户权限等形式对一些操作进行限制，只要用户定义了记录报警和事件文件，系统将自动记录操作员的操作过程。

另外，在线修改工程流程时也非常容易。

LEODO嵌入式人机界面内置bbbbbbs CE．net操作系统，它是一种紧凑，，可伸缩的操作系统，主要面向各种嵌入式系统和产品。bbbbbbs CE．net继承传统bbbbbbs系统的风格，具有多线程，多任务，抢占式的特点，专为严格资源限制的硬件系统所设计。其内嵌的ET1．0版嵌入式组态软件可读取PLC监测到的设备运行状态、模拟量采样数据等信息，根据这些实时数据，在屏幕上动态显示整个系统的运行隋况、包括速度，浮辊位置，电流等。一旦发现故障报警信息，系统即显示明显报警画面，并向PLC发出相应动作指令，保存并记}乙故障发生的时间、原因等原始数据。

4、ET软件的设计

ET嵌入版1．0中用“工程”来表示组态软件组态生成的应用系统。创建一个新工程就是创建一个新的用户应用系统。建立工程的一般步骤为：构造数据库(定义变量)，定义设备，设计图形界面，建立动画连接，运行和调试。但是，在进行设计的时候，它们不是立的，而是交替进行的，需要综合考虑。

，创建一个新工程，定义路径和名称，在设备选项中选定一个COM 口，进行PLC连接。ET提供的设备连接向导对话框列出了工业生产常用的一些硬件设备(如PLC、板卡、智能仪表、变频器等)，并且已经根据这些常用设备各自的通信协议制作了相应的通信协议，使应用人员从繁琐的底层驱动程序中解脱出来。选择了西门子公司$7200系列PLC后，选择通信方式，并给定设备名称和地址，还要设置采样时间和通信参数。

然后，进行动画画面的设计和变量的定义。双击数据词典，定义和编写系统所有变量。变量可以设为只读、只写和读写模式。对于既要采集PLC状态，又要实现对PLC的远程控制的变量设置为读写模式，而不需要向PLC发送命令的变量设置为只读，这样可以节省PLC扫描时间，加快系统进程，提高PLC效率。绘制图形画面时，双击画面选项，在弹出的绘图环境下绘制与橡塑三辊压延生产线相对应的监控画面。系统监控的设备较多，为清楚明了地显示不同设备的各个参数，需要绘制多副画面，既方便显示，又方便现场操作员进行控制。主画面里利用ShowPicture(“画面名”)函数实现对其他画面的调用。绘制完流程画面后，将系统与要监控的参数和画面中的变量一一对应起来。这样HMI组态基本完成。

5、画面功能介绍

在ET组态软件中编制系统的组态界面。根据本系统的特点及实际使用情况，界面设计由系统生产线流程、配方、浮辊指示、主机状态、主机电流、主机速度、急停指示、卷取、导开、贴合、冷却、喂料、摆料及登陆标题栏等13个画面组成。

5.1 生产线流程图

从流程图上可观察生产过程，主要运行参数及输出控制参数。(图略)

在系统开始运行后，ET组态软件读取PLC监测到的三辊压延生产线的运行状态、控制各电机变频器的信息，根据这些实时数据，在屏幕上动态显示整个三辊生产线的运行情况、包括整个系统的浮辊位置、模拟量示值、实时趋势曲线等，系统以数值及曲线两种方式反映数据的变化，LEODO人机界面内置硬盘，使得触摸屏在画面显示的同时还可以保存历史数据，方便了现场应用，并可以定时、实时打印数据或者整个画面。

生产线流程图下面的三个按钮下隐藏了三个按钮，都是停止按钮，只有当控制电机启动后才有效。启动、停止按钮通过命令语言函数BitSet()实现交替出现。

5.2 主机电流，速度和状态图

由三个画面共同描述，画面中的实时趋势曲线中的坐标并不表示实际值，而是将实际值放大或缩小的比例值，曲线只是描绘了参数的变化趋势，生动地体现主机可能存在的扰动和实际值对设定值的跟随隋况。

         5.3 配方画面

在监控组态软件中，配方就是一个二维参数表，行表示变量的一组取值，列表示一组配方，即各变量的一种取值可能。可以通过名称访问已经定义好的配方，也可以在线修改，定制新配方，保存下载。对同一个生产过程可以通过改变其配方来生产不同批号的产品。配方变量一般设置为内存变量，保存在触摸屏系统硬件里。

5.4 急停指示

当有报警发生时，会自动弹出报警系统对话框，我们只有触摸复位按钮才能结束报警，以便继续工作。

        5.5 卷取画面

卷取、导开，贴合，冷却，接取、摆料、喂料等画面设置相同。它们都是由卷径，电流和实际速度实时趋势曲线和离散数值描述的。

每幅画面都有设置用户登陆权限的标题栏，画面随时显示登陆用户名及用户登陆权限， 加强系统的性。

6、系统调试及运行情况

连接PC机和HMI，在PC机上运行ET，打开工程浏览器菜单“工具”下拉菜单“远程安装与调试”将组态工程下载到HMI，特别注意下载路径。用通信线PPI连接HMI和PLC，实现PLC与HMI通信。根据不同的设备逐一反复调整系统参数的配置使之达到工作状态，因为不同的设备对采集速率有不同的要求。重要的控制功能由稳定的PLC去完成，当操作台发生故障时，不会影响控制，进而不会影响生产。制作HMI画面时，一定要符合用户的操作需求和习惯。

一年来的实际应用结果表明，采用LEODO人机界面，简化了控制系统结构，增加了许多功能，通过了用户苛刻的检验。ET组态软件能方便的实现复杂友好图形界面的编制，其本身与I／O设备通讯程序构成一个完整的系统，不需工程人员自行编制设备的通讯程序，这种方式既保证了运行系统的率，也方便了工程应用，是一种简便的工程应用系统。本监控系统大大提高。

三维力控ForceControl工控组态软件是一个基于bbbbbbs环境下的数据采集、监测、处理和控制软件包。利用该组态软件提供的工具，通过简单形象的组态工作，即可构成所需的软件功能，它正以其便捷的软件开发性能、易维护性和较低的开发费用成为国内计算机控制系统的主流软件。

   组态软件功能分析

1．DRAW

丰富的画面显示组态功能组态软件提供给用户丰富强大的绘图编辑、动画连接和脚本工具。DRAW是集成的开发环境，它使用面向对象的图形对象创建动画式显示窗口，同时它还为提供了大量常用的工业设备图符、仪表图符、趋势图、历史曲线、报警对象等功能，它使用面向对象的图形对象创建动画式显示窗口。这些窗口的数据、图形显示可以来自过程I／O或Microsoft bbbbbbs三方应用程序。

2．VIEW

VIEW用来运行由DRA W 创建的图形窗口，支持的画面数量不受限制，数据刷新速度快于5 ms。软件提供工业标准数字模型库和控制功能库，满足用户所需的测控要求，能够对测控信息进行记录存储、显示计算、分析、打印，界面操作灵活方便，为保证数据性，还设有口令保护功能。

3．DB

DB是整个系统的、构建分布式应用系统的基础。它负责整个力控应用系统的实时数据处理、历史数据存储、统计数据处理、报警信息处理、数据服务请示处理。DB与DRA W构成服务器，客户机模式，各网络节点上的DB通过网络服务程序可以构建成复杂的分布式网络应用系统。单机数据处理能力过1万点，历史数据可以保存l0年以上，网络数据处理能力过5万点。

4．I／0 Server

I／O Server完成与各种检测、控制设备的通信，负责从过程I／O设备读取实时数据，同时将来自图形界面和实时数据库的控制命令写入I／O设备。DB与I／O Server构成服务器／客户计算模式。I／O Server由很多单体程序构成，每个单体程序能够完成特定设备的通信功能，支持大多数主流控制设备生产商所提供的硬件。

5．NetClient和NetServer

在NetClient和NetServer内部采用的TCP／IP通信协议，它保证用户可以充分利用Intranet或Internet的网络资源，保数据刷新速度快于5 ms，网络数据处理能力过5万点。

   Force Control的应用

依据上述对组态软件的功能分析，结合钻杆摩擦焊生产线自动控制系统的实际情况，选择了三维力控组态软件作为此工控系统的上位机软件。基于以上考虑其数据采集和控制器件采用日本OMRON CQMIH系列PLC、字光温控仪、美国RETEC测温仪和日本TOSHIBA变频器；网络连接采用RS485总线传输，连接距离1．5 km，通信速率9 600 bits；计算机采用研华工控机1GHz、256MB内存、30GB硬盘、20in飞利浦大屏幕显示器；通信适配器采用RS232C S484 RS422信号转换适配器。

本生产线监控系统为单机集中式控制系统，今后还可以通过电话拨号网络或Intranet把工控机连接到各管理部门工作站上，以实现集中式管理。在设计时考虑到如果工控机出现故障不能工作，操作员可以在生产线现场对每一条生产线进行控制，回到传统的手动控制方式。整个工控系统硬件控制模式如下图。

图1 工程系统硬件控制模式

1．摩擦焊生产线概况与监控要求

(1) 生产概况

摩擦焊生产共有3条，即退火、淬火和回火线。控制系统基本的分布情况是：退火定位信号2点、上料信号l点、中频感应圈温度信号l点；淬火定位信号4点、上料信号l点、中频感应圈温度信号l点；回火定位信号2点、上料信号l点、中频感应圈温度信号l点。

(2) 监控要求

① 信号采集：包括对标准数据信号的采集和对中频感应圈温度信号等非标准数据信号的采集。

② 监控操作：包括操作控制、参数设定等。

③ 动态显示：包括动态流程图显示、报警显示、实时温度曲线显示等。

④ 操作画面：通过画面操作可查询与管理生产系统，如打印实时报表和历史报表，并可任意设定打印的历史报表的时刻。

⑤ 系统具备可扩展性。

2．软件设计

根据生产线的实际情况和监控要求，此工控系统共组态DI(数字量输入)36路；DO(数字量输出)32路；AI(模拟量输入)16路；AO(模拟量输出)3路。应用系统主要开发了24个显示画面，画面内容丰富，包括了如模拟表盘、数字表、趋势图、总貌图、历史曲线、实时温度曲线、历史报警、生产流程图等1O多种显示组件。在系统中采用了两种方法来处理输入／输出量的控带Ij一是不需要控制，数据从现场采集到工控机后，可以直接在显示器显示；二是需要进行判断、计算的各种参数和变量，需要经过相应模块的计算、判断、编程，然后再进行显示、输出和控制。

(1) 数字量信号

现场电磁阀及报警信号的检测采用CQM1H系列PLC完成，力控I／O驱动程序负责完成PLC数据的读／写操作。

(2) 模拟量信号

中频感应圈温度信号由美国RETEC测温仪采集后送往宇光温控仪，温控仪将信号转换为数字信号再采用RS485与上位机中的力控软件通信，由其处理采集到的信号，将其测量值与上限报警值相比较，据此产生温报警信号，并在显示器上显示。

(3) 智能通信传送

由于一台上位机同时监控三条生产线，所以对各条生产线的PLC及温控仪等控制设备加以区分。本系统中将不同的PLC及温控仪赋以不同的站点号来加以区分。

(4) 显示画面

根据工艺提出的生产要求，力控软件操作画面的设计采用主菜单的形式。并且在每幅画面中分别有按钮进行切换，画面包括主菜单、动态流程图及温控曲线画面、报表画面、报警画面、历史数据查询画面等。

在流程图画面中(见图2)，根据流程图当前批示颜色和闪烁状态可以确定现场各条生产线此时所处的工作状态。例如，退火流程图监控下的圆形回退指示块此时显示为红色且不断闪烁，说明淬火生产线上的钻杆正处于回退操作中。

图2 流程画面

当系统发生异常报警时，实时报警画面自动弹出(见图3)，并且在画面右上方的报警指示灯在不断闪烁，同时上位机发出报警铃声，以警告操作者。根据报警显示画面中给出的异常位号和注释，可以判断出是哪部分出现了异常和异常情况的类型。

图3 实时报警画面

通过点击历史报警按钮，还可以查询过去曾经发生过的所有报警情况。

(5) DDE动态数据链接(客户程序务器程序之间的动态数据通信方式)

服务器方数据变化，当数据一旦发生变化则服务器方自动将变化过的数据发向客户方面而不需客户方的请求。在组态应用程序时需要给出DDE的定义，包括服务(Service)和主题(Topic)。服务就是服务器程序的名字，本程序中为Excel；主题就是服务器程序提供服务名，即Excel的各个工作表。

3．系统调试及运行情况

应用脚本程序编制时，一定要考虑通信速度。如果不停地循环向控制器（PLC）下置数据，会影响数据采集速度。因此，向PLC发送控制命令的程序动作应尽量放在数据改变脚本中执行。

根据不同的设备可以反复调整系统参数的配置，使之达到工作状态，因为不同设备对采集速率有不同要求。重要的控制功能由稳定的PLC去完成，这样当上位机出现故障时就不会影响现场控制，做到危险分散、集中控制。

经过近2年的实际应用，结果表明：大庆管修厂摩擦焊车间自从钻杆摩擦焊生产线微机监控系统投入使用以后，大大地提高了劳动效率、产品合格率，而且降低了工作强度，简化了操作和维修，降低了生产费用，车间经济效益得到了显著的提高。

 1 引言

    本着技术、配置合理、操作维护简单、节约投资的原则，基础自动化采用电仪一体化的可编程序控制器（PLC）进行控制，铸机本体设置操作站和操作台。三电（电气、仪表和计算机）自动化控制系统设计拟采用网络控制技术，其基础自动化级设计方案，是集自动化技术、计算机技术和通讯技术为一体的控制方案。

2、 方案的研究和确定

基础自动化级采用以 PLC 控制装置为（电控和仪控），根据控制功能区域划分为分散式的控制单元，采用典型的远程I/O，这样可以大量节省控制电缆和施工费用。每流仪表柜、阀柜、控制操作台（主操作台、拉矫切割操作台、出坯操作台）分别设置远程I/O站，实现分散远程控制，系统简单。仪表检测和控制亦采用 PLC 控制装置，完成过程参数设定、采集、监视及回路调节。通过软件组态编程实现过程控制所必要的全部监控功能。从而满足工艺模型自动控制、工况监测、生产、介质消耗计量等要求。从而满足工艺模型自动控制、工况监测、生产、介质消耗计量等要求。

整体自动化信息系统由四级构成：4级，公司生产信息管理系统；3级，生产控制计算机系统；2级，过程控制计算机系统；1级，基础自动化系统。L4包括生产管理、物流管理、质量管理、技术管理、成本管理、销售管理和发货管理等功能。L3负责对各生产机组的生产组织和协调，是信息系统的枢纽。它接受L4的生产计划，下达生产指令。L2的功能包括铸机的物料跟踪、模型计算、参数设定、质量跟踪和班报表/日报表等。L1（基础自动化系统）由电气和仪表等控制系统组成，控制上主要包括逻辑/顺序控制、传动控制、回路控制，人机接口和数据通信等。过程控制计算机（L2）和HMI人机接口（含L1级）过程控制计算机系统，上连生产控制计算机系统，下接基础自动化系统。主要完成生产计划的接受、跟踪，生产节奏控制，生产实绩上传，模型计算，生产报表等功能。设置过程控制计算机的主要目的是实现快速有效的模型控制和信息管理。本着、适用、经济、易操作管理和可扩充的原则对二级计算机进行配置。HMI计算机监视操作站和PLC在开放的网络上进行数据采集和过程监控。操作站采用台式计算机，配置：。L2级和L1级操作站只是在功能上进行划分，而在物理连接上没有分别。

3、 技术方案的特点

1. 运转模式

运转模式分为：送引锭准备模式，送引锭模式，浇铸准备模式，浇铸模式，尾坯模式,检测模式.

(1) 送引锭准备模式

送引锭准备模式，亦称准备模式。

用于线上设备的维修与调整，以达到浇铸前各设备处于待运转状态。此模式只能从尾坯模式后选择。

(2) 送引锭模式

送引锭模式铸机中有关操作的模式。此模式可以从送引锭准备模式后选择。

(3) 浇铸准备模式

浇铸准备模式，亦称保持模式。是引锭头进入结晶器后等待铸造的模式。从送引锭模式完成开始到开浇为止。此模式开始后，为了防止引锭下滑，1#~4#扇形段内弧驱动辊处于制动状态。

(4) 浇铸模式

用于正常浇铸。此模式只能从浇铸准备模式后选择。

(5) 尾坯模式

拉尾坯模式，用于浇铸末期对结晶器中钢液面进行封处理后进行的操作。只能从浇铸模式后开始。此模式包括重拉坯，即各种原因致使正常浇铸操作中断时的拉坯。

(6) 检测模式

有三种功能:a.辊缝测量 b.辊子旋转测量 c.外弧对弧测量

硬件采用AB公司产品，主要包括PLC模块、控制单元、通讯接口、HMI。每台操作站具体配置如下：

(1)工控机P4，主频2.8 GHZ，内存512MB，硬盘80GB,采用19"液晶显示器

(2)软件系统组成：编程软件RSLOGIX5000、过程画面编辑软件RSView32。

(3)系统网络结构

整个基础自动化采用可编程序控制器（PLC）进行控制，连铸机设置三套PLC和三套HMI操作站。PLC公用系统一台，铸流系统一台，仪控系统一台。PLC计算机之间将通过光纤收发器转换为100Mbps工业Ethernet网相连。PLC的主机与远程站之间连接采用ControlNet网络连接，变频器传动装置之间采用DeviceNet网络连接。

   　4、软件特点

    1756-L55 ControlLogix5555 Controller，具有以下特点：①无缝连接，易于和现有的PLC系统集成；现有网络的用户可以与其它网络上的程序控制器透明的收发信息；②快速性，它是通过背板提供了高速，而且它提供了一个高速的控制平台，提供了一个模块化的控制方法；③可升级，可根据需要，增加或减少控制器和通讯模块的个数，可在一个机架内使用多个控制器；④工业化，它提供了一个硬件平台，可耐受振动、高温和各种工业环境的电气干扰；⑤集成化，它建立了一个集成了多种技术的系统平台，包括顺序控制、运动控制、传动控制和过程应用；⑥结构紧凑，它适用于控制高度分散并且配电盘空间有限的应用场合。无论在控制速度上还是控制精度、抗干扰性、灵活性各方面都处于PLC产品的地位。

工业自动化控制系统所使用的软件平台，保证性能稳定，功能强大，bbbbbbs2000 professional 操作系统稳定，它成为工业自动化控制系统软件平台的。编程软件RSLOGIX5000能完成庞大的逻辑控制，采用结构和数组的符号化编程，以及于顺序控制、运动控制、过程控制和传动控制场合的指令集，可以随心所欲的实现各种控制要求。Controller tags中可以输入中文方便的进行程序注释。上位软件Rsview32，不但可以画出逼真的图形，它还将数据显示、模拟操作，数据库，实时趋势，历史趋势，报警，打印等功能紧密结合，的实现了生产的自动化操作控制；它能将数据库的数据按时间存放在数据文件里供历史趋势文件调用显示，这样就能把几个小时、几天，甚至几个月前的数据用数据曲线和具体数据的形式展示给工程师们，以便分析事故和改进工艺。因此，bbbbbbs2000 professional, RSLOGIX5000, Rsview32成为本次自动化控制系统的开发工具。

5、PLC控制功能

数据采集；

大包回转控制；

中间罐车控制；

抽蒸汽风机控制；

连铸机液压系统控制；

电动(气动)阀门控制；

结晶器机械振动控制（与机械设备成套提供）；

结晶器液面控制；

拉矫机传动控制；

引锭杆控制；

铸坯跟踪控制；

切割控制；

铸流辊道传动控制；

故障报警.

   　6、软件调试及运行

    在软件设计开发阶段，实际受控的设备，自动化仪表等都是与PLC没有连接的情况下完成的。到了调试阶段就可以对编写的程序实施在线测试，并结合生产现场的实际情况，调试程序使控制效果达到化。

在调试过程中，我们分别对公用PLC、铸流PLC和仪控PLC所属设备进行了单点和联动调试，自动和手动情况下的调试，事故紧急状态下的调试等。在调试前我们作了的考虑，了周密的设计方案。对现场调试可能出现的问题进行了处理，采取了有效的解决措施，经过20多天的现场调试使整个自动控制系统一次投运成功。

7、结束语

邯钢新大板坯自动控制系统自投产以来一直运行良好，系统稳定，维护工作量小，满足工艺要求，达到了国内**业水平。