论文部分内容阅读
摘要：此技术能够完成有关参数的采集、控制及计算机内部联网和数据通信，并通过计算机的过程监视、数据采集、参数控制、实时曲线、趋势曲线、班日报表和事故报警等画面，使操作人员能了解设备运行情况，及时发现和处理问题。它能够满足复杂的基础自动化控制的要求，并且具有分散控制、集中管理、安全可靠、维护方便等优点。本文对该工业控制的系统设计、自动化编程、联动测试、现场调试等进行了描述。
关键词：试样处理自动化系统；控制体系；自动化
1 引言
在试样处理自动化系统中，控制各个设备的基础自动化系统，是最核心的部分。西门子过程控制系统与常规的PLC控制系统相比，其优点是：PROFIBUS- DP现场总线把现场设备和PLC 紧密集成为一个完整的控制系统；全部控制设备通信网络化； 现场操作台由于采用了OFIBUS- DP 通信接口，节省了大量电器元件和电缆；将所有西门子软件集成为一个程序管理器Simatic Manager，使项目程序管理既方便又实用。
为了保证所有设备的连贯性，提高设备的控制精度和性能，试样处理自动化系统还通过人机接口画面，快速全面的监视现场设备的状态和控制设备的动作，通过PDA过程数据的获取，对设备的动作进行实时监控，从而达到更有效更先进的控制水平。
2 试样处理自动化系统的设备组成和工艺流程
宽厚板试样处理自动化系统，由以下单体设备组成：试样输送链1和2、试样辊道1、横移机构、试样辊道2、升降挡板、试样对中设备、试样推头、试样剪、剪刃更换装置、导向挡板、压下机构、压下辊、剪刃间隙调整器、废料试样槽、废料运输链、废料斗、试样运输链等。
试样处理自动化系统是用来处理在定尺剪上取下的试样块，此试样块主要用来检测产品的质量。
试样边从定尺剪的废料槽中滑下，落到分配运输链上；分配运输链把试样通过试样输送链1 和2，送到试样辊道1上，试样辊道1和2是与一横移机构相连的；经过辊道2之后，试样块被运往试样剪，在试样剪上剪下试样；试样通过溜槽上的导板落到试样运输链上，并被运输到试样斗中。其它的材料就是废料，通过溜槽和废料运输链运送到废料斗中。共有两个废料斗，置于移动式的料斗车上。有一台龙门起重机安装在废料斗的上方，可将装满废料的废料斗运到卡车上。
试样处理自动化系统的工艺流程如图１所示：
图1 试样处理自动化系统工艺流程图
3 试样处理自动化系统的完整工业控制体系
在宽厚板试样处理自动化系统的辊道上所选用的是过程控制系统SIMATIC PCS7。此过程控制系统是由TELEPERMM、SIMATICPCS、SIMATICS5PMC 等互相结合并进一步发展而成的，并保持了同上述系统的兼容性。PCS7 是一种模块化的基于现场总线的新一代过程控制系统，它将传统DCS 和PLC 控制系统的优点有机地结合在一起，既具有DCS系统所具有的分散控制、操作管理、通讯功能等特征，同时也保持了与SIMATICS7系列可编程控制器的通用性。系统所有硬件都基于统一的硬件平台，所有软件也都全部集成在SIMATIC程序管理器下，有统一的软件平台。这套系统采用了大量新技术，主要包括以下几个部分：
（1） SIMATIC S7- 400 PLC
SIMATIC S7 CPU系列是用于标准的控制应用。其子框架有18个槽位，装备了整体风扇和供电电源。其CPU 模块能用于开环和闭环控制以及算术运算；程序存储器为0.8MB，数据存储器为0.8MB，存储器最大为64MB；最大512个计数器和512个计时器；在框架中，多CPU系统最多可以插入4个CPU；最小执行周期为10ms；具备统一的时钟；板子上的CPU带备用电池，用于缓存器；MPI和PROFIBUS DP接口整合在CPU模块中。
其通讯模块CP443提供PROFIBUS DP工业以太网接口，可与其它的CP443和SIMATIC工业以太网进行过程数据交换，过程数据和信息用WinCC顯示，支持TCP/IP和OSI协议。其远程I/O模块ET200M是用于SIMATIC PLC的分布构成。和涂漆线有关的压力、流量、液位等的测量值是经过变送器转换成标准信号后输入到ET200M输入模块。温度检测信号直接输入到ET200M具有防爆功能的输入模块（使用这种可直接接受热敏电阻检测信号的输入模块既具有防爆功能，又可以节省变送器和安全栅，同时还可以提高检测精度）。它允许使用在直接过程控制的地方，也可以集中在电气室或开关箱旁，或者安放在厂内的任何地方。它是通过PROFIBUS DP连接到SIMATIC S7- 400上的，其易更换，甚至可以在有电的情况下解除信号电缆（热更换）。
（2） WinCC HMI人机接口画面
人机接口画面是给用户端提供试样处理自动化系统单体设备及辊道集中监控的。它包括如下几个画面：启动画面（辊道/收集装置）、故障信息画面、跟踪图象（检查输入/输出）、设定布料画面（指令从L2到分包部分）、状态画面等。
监控功能SIMATIC PCS7的监控组态软件WINCC包含适用于过程控制的标准控件，CFC程序中需要显示和监控的功能块在WINCC中都有相应的标准控件。系统监控功能包括：工艺流程图，各监测数据按实际检测位置显示在工艺流程图上；数据显示、参数设定、报警上下限值设定；趋势显示，PCS7趋势显示功能很强，所要显示的数据、时间区段等既可离线组态，也可由操作者在线选择；故障报警，工艺流程画面可以显示故障位置，故障画面中可以看到详细的故障信息；报表打印功能。
（3）PDA跟踪系统
PDA 是Process Data Acquisition的缩写。它通过软件的PROFIBUS接口，在程序上设置特殊的、专用于传输被监控数据的功能模块，从而在画面上实时跟踪被监控的设备，也可离线分析数据，进一步达到更有效，更精确的控制水平。如图2所示为监控画面。
图2 PDA实时监控画面
在这个画面中，既可以监控数字量，也可以监控模拟量，这些都应在相应的功能块上进行设置。能够进行实时监控的只有64个信号，其余的可以在离线状态下对数据进行分析。
（4）STEP7工程师工具集
PCS7组态开发软件的核心是基于STEP7的工程师工具集。连续功能框图编辑器是一种图形的组态，特点是方便、直观、操作简便。PCS7将许多逻辑和运算功能形成功能块，这些功能块利用ET200M模块的驱动阀门、电机等装置将各种数据传送至OS与AS，并与运行在OS与AS画面中的标准操作面板相联结。操作员只需在OS或AS上进行简单的参数设定，就可以对现场装置进行操作。
在进行过程组态时，如需用某种逻辑或运算功能，可在PCS7的功能块库中找到与之相应的功能块，将其直接拖放至CFC的组态画面中即可。用户还可将PCS7程序结构化，自定义特殊功能块，并保存在功能块库中，以便随意调用。通过使用一个个集成的功能块，进行逻辑组合，就可完成所要求的程序控制。
CFC程序以循环中断方式执行，程序编制顺序并不影响程序的执行顺序。程序执行顺序可根据需要而定。像宽厚板试样处理自动化系统这类比较庞大的程序，这个特性可以使需要快速响应的生产过程得到及时的处理。
顺序功能框图编辑器通过工艺上的顺序控制，生成流程图式的结构，每一个步骤都会有相对应的条件来进行判断和控制。
结构化的控制语言编辑器可以根据工艺生产需要，自行编辑可满足自己需要的功能块。同时，它也可以自己进行编译和调试。NCMS7用于各个部分之间的通信，DOKPRO用于文档编辑，Libraries用于存放技术功能块库、驱动功能块库、通信功能块库和现场装置块库。
这些可选择的过程控制组件使PCS项目具备过程自动功能、操作监控功能和组件间的通讯功能，并且使其组态、运行和维护非常高效。
5 结束语
综上所述优点，因此５m宽厚板试样处理自动化系统其相关技已在宽厚板加工区、剪切线、精整线、涂漆线、热处理线等设备及各部分辊道PLC控制中都得到了广泛的应用。
关键词：试样处理自动化系统；控制体系；自动化
1 引言
在试样处理自动化系统中，控制各个设备的基础自动化系统，是最核心的部分。西门子过程控制系统与常规的PLC控制系统相比，其优点是：PROFIBUS- DP现场总线把现场设备和PLC 紧密集成为一个完整的控制系统；全部控制设备通信网络化； 现场操作台由于采用了OFIBUS- DP 通信接口，节省了大量电器元件和电缆；将所有西门子软件集成为一个程序管理器Simatic Manager，使项目程序管理既方便又实用。
为了保证所有设备的连贯性，提高设备的控制精度和性能，试样处理自动化系统还通过人机接口画面，快速全面的监视现场设备的状态和控制设备的动作，通过PDA过程数据的获取，对设备的动作进行实时监控，从而达到更有效更先进的控制水平。
2 试样处理自动化系统的设备组成和工艺流程
宽厚板试样处理自动化系统，由以下单体设备组成：试样输送链1和2、试样辊道1、横移机构、试样辊道2、升降挡板、试样对中设备、试样推头、试样剪、剪刃更换装置、导向挡板、压下机构、压下辊、剪刃间隙调整器、废料试样槽、废料运输链、废料斗、试样运输链等。
试样处理自动化系统是用来处理在定尺剪上取下的试样块，此试样块主要用来检测产品的质量。
试样边从定尺剪的废料槽中滑下，落到分配运输链上；分配运输链把试样通过试样输送链1 和2，送到试样辊道1上，试样辊道1和2是与一横移机构相连的；经过辊道2之后，试样块被运往试样剪，在试样剪上剪下试样；试样通过溜槽上的导板落到试样运输链上，并被运输到试样斗中。其它的材料就是废料，通过溜槽和废料运输链运送到废料斗中。共有两个废料斗，置于移动式的料斗车上。有一台龙门起重机安装在废料斗的上方，可将装满废料的废料斗运到卡车上。
试样处理自动化系统的工艺流程如图１所示：
图1 试样处理自动化系统工艺流程图
3 试样处理自动化系统的完整工业控制体系
在宽厚板试样处理自动化系统的辊道上所选用的是过程控制系统SIMATIC PCS7。此过程控制系统是由TELEPERMM、SIMATICPCS、SIMATICS5PMC 等互相结合并进一步发展而成的，并保持了同上述系统的兼容性。PCS7 是一种模块化的基于现场总线的新一代过程控制系统，它将传统DCS 和PLC 控制系统的优点有机地结合在一起，既具有DCS系统所具有的分散控制、操作管理、通讯功能等特征，同时也保持了与SIMATICS7系列可编程控制器的通用性。系统所有硬件都基于统一的硬件平台，所有软件也都全部集成在SIMATIC程序管理器下，有统一的软件平台。这套系统采用了大量新技术，主要包括以下几个部分：
（1） SIMATIC S7- 400 PLC
SIMATIC S7 CPU系列是用于标准的控制应用。其子框架有18个槽位，装备了整体风扇和供电电源。其CPU 模块能用于开环和闭环控制以及算术运算；程序存储器为0.8MB，数据存储器为0.8MB，存储器最大为64MB；最大512个计数器和512个计时器；在框架中，多CPU系统最多可以插入4个CPU；最小执行周期为10ms；具备统一的时钟；板子上的CPU带备用电池，用于缓存器；MPI和PROFIBUS DP接口整合在CPU模块中。
其通讯模块CP443提供PROFIBUS DP工业以太网接口，可与其它的CP443和SIMATIC工业以太网进行过程数据交换，过程数据和信息用WinCC顯示，支持TCP/IP和OSI协议。其远程I/O模块ET200M是用于SIMATIC PLC的分布构成。和涂漆线有关的压力、流量、液位等的测量值是经过变送器转换成标准信号后输入到ET200M输入模块。温度检测信号直接输入到ET200M具有防爆功能的输入模块（使用这种可直接接受热敏电阻检测信号的输入模块既具有防爆功能，又可以节省变送器和安全栅，同时还可以提高检测精度）。它允许使用在直接过程控制的地方，也可以集中在电气室或开关箱旁，或者安放在厂内的任何地方。它是通过PROFIBUS DP连接到SIMATIC S7- 400上的，其易更换，甚至可以在有电的情况下解除信号电缆（热更换）。
（2） WinCC HMI人机接口画面
人机接口画面是给用户端提供试样处理自动化系统单体设备及辊道集中监控的。它包括如下几个画面：启动画面（辊道/收集装置）、故障信息画面、跟踪图象（检查输入/输出）、设定布料画面（指令从L2到分包部分）、状态画面等。
监控功能SIMATIC PCS7的监控组态软件WINCC包含适用于过程控制的标准控件，CFC程序中需要显示和监控的功能块在WINCC中都有相应的标准控件。系统监控功能包括：工艺流程图，各监测数据按实际检测位置显示在工艺流程图上；数据显示、参数设定、报警上下限值设定；趋势显示，PCS7趋势显示功能很强，所要显示的数据、时间区段等既可离线组态，也可由操作者在线选择；故障报警，工艺流程画面可以显示故障位置，故障画面中可以看到详细的故障信息；报表打印功能。
（3）PDA跟踪系统
PDA 是Process Data Acquisition的缩写。它通过软件的PROFIBUS接口，在程序上设置特殊的、专用于传输被监控数据的功能模块，从而在画面上实时跟踪被监控的设备，也可离线分析数据，进一步达到更有效，更精确的控制水平。如图2所示为监控画面。
图2 PDA实时监控画面
在这个画面中，既可以监控数字量，也可以监控模拟量，这些都应在相应的功能块上进行设置。能够进行实时监控的只有64个信号，其余的可以在离线状态下对数据进行分析。
（4）STEP7工程师工具集
PCS7组态开发软件的核心是基于STEP7的工程师工具集。连续功能框图编辑器是一种图形的组态，特点是方便、直观、操作简便。PCS7将许多逻辑和运算功能形成功能块，这些功能块利用ET200M模块的驱动阀门、电机等装置将各种数据传送至OS与AS，并与运行在OS与AS画面中的标准操作面板相联结。操作员只需在OS或AS上进行简单的参数设定，就可以对现场装置进行操作。
在进行过程组态时，如需用某种逻辑或运算功能，可在PCS7的功能块库中找到与之相应的功能块，将其直接拖放至CFC的组态画面中即可。用户还可将PCS7程序结构化，自定义特殊功能块，并保存在功能块库中，以便随意调用。通过使用一个个集成的功能块，进行逻辑组合，就可完成所要求的程序控制。
CFC程序以循环中断方式执行，程序编制顺序并不影响程序的执行顺序。程序执行顺序可根据需要而定。像宽厚板试样处理自动化系统这类比较庞大的程序，这个特性可以使需要快速响应的生产过程得到及时的处理。
顺序功能框图编辑器通过工艺上的顺序控制，生成流程图式的结构，每一个步骤都会有相对应的条件来进行判断和控制。
结构化的控制语言编辑器可以根据工艺生产需要，自行编辑可满足自己需要的功能块。同时，它也可以自己进行编译和调试。NCMS7用于各个部分之间的通信，DOKPRO用于文档编辑，Libraries用于存放技术功能块库、驱动功能块库、通信功能块库和现场装置块库。
这些可选择的过程控制组件使PCS项目具备过程自动功能、操作监控功能和组件间的通讯功能，并且使其组态、运行和维护非常高效。
5 结束语
综上所述优点，因此５m宽厚板试样处理自动化系统其相关技已在宽厚板加工区、剪切线、精整线、涂漆线、热处理线等设备及各部分辊道PLC控制中都得到了广泛的应用。